[发明专利]一种换热器用分段热工计算方法

权利要求书

1.一种换热器用分段热工计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、初步布置换热器冷热侧介质的流动结构形式参数；

步骤2、根据给定热平衡参数，按照热平衡计算式求出冷热侧进出口温度中待定的温度；

步骤3、将换热器从热侧进口或冷侧出口开始分为N段，每段的换热量相同，则第i段换热器的换热量Q_i＝Q/N，其中，i＝1,…,N，Q为换热器的总换热量；从第1段换热器开始，热侧各段进出口的温度值分别为T₀至T_N，冷侧各段进出口的温度值分别为t₀至t_N；

步骤4、从热侧进口第1段换热器开始进行换热计算，将第1段换热器热侧介质的定性压力看作热侧进口压力P₀，将第1段换热器冷侧介质的定性压力初定为p_N，则第1段换热器热侧介质的定性温度看作热侧进口温度T₀，第1段换热器冷侧介质的定性温度看作冷侧出口温度t_N；

步骤5、根据第1段换热器冷热侧介质的定性压力和温度，分别求取冷热侧介质的比定压热容，再根据各段的换热量Q_i，求出第1段换热器冷侧介质的进口温度t_N-1和热侧介质的进口温度T₁；

步骤6、求出第1段换热器冷热侧介质的平均温差Δt₁；

步骤7、根据第1段换热器冷热侧介质的定性压力和温度，求取各侧的物性，依据换热器冷热侧介质质量流量和流动结构形式参数，分别计算冷热侧介质的Re和Pr，Re表示冷热介质流动雷诺数，Pr表示冷热侧介质普朗特数；并运用相应的换热计算公式分别计算第1段换热器冷热侧介质的换热系数，综合考虑第1段换热器的金属热阻和污垢热阻，得到第1段换热器的单段总体换热系数K₁；

步骤8、根据第1段换热器的换热量Q_i、平均温差Δt₁和单段总体换热系数K₁，计算出第1段换热器所需的换热面积A₁，并进一步求取第一段换热器的长度L₁；

步骤9、根据阻力计算公式，分别计算第1段换热器冷热侧介质的流动阻力；

步骤10、将第1段的热侧定性压力减去第1段的热侧流动阻力作为第2段的定性压力P₂，第1段的冷侧定性压力加上第1段的冷侧流动阻力作为第2段的定性压力p₂，第1段热侧的出口温度作为第2段热侧的定性温度，第1段冷侧的进口温度作为第2段冷侧的定性温度；

重复步骤5至步骤9，依次进行第3段换热器至第N段换热器的设计计算；

步骤11、计算完成后，将通过迭代计算求出的热侧出口温度T_N和冷侧进口温度t₀与换热器原热平衡数据提供的相应温度进行对比：

若ΔT_N和Δt₀的值与冷热侧的温升/降比值均在1％以内，则认为初定的分段数N合理，进入步骤12，其中，ΔT_N为热侧出口温度T_N与换热器原热平衡数据提供的相应温度的差值，Δt₀为冷侧进口温度t₀与换热器原热平衡数据提供的相应温度的差值；

若ΔT_N和Δt₀的值与冷热侧的温升/降比值不在1％以内，则进一步增加N的数值大小，重复步骤3至步骤10，直到ΔT_N和Δt₀的值与冷热侧的温升/降比值在1％以内，进入步骤12；

步骤12、将换热器冷热侧各段的压力降叠加，将冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值进行对比：

若冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值在0.95～1.05之间，则认为换热器分段计算完成；若冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值不在0.95～1.05之间，则以该迭代计算的冷侧出口压力值作为第1段换热器冷侧介质的定性压力初定为p_N，重新进行步骤4至步骤11，直到冷侧出口压力的迭代计算值与初定的冷侧出口压力值的比值在0.95～1.05之间。

2.如权利要求1所述的一种换热器用分段热工计算方法，其特征在于，步骤6中，用对数平均的方法或算数平均的方法求出第1段冷热侧介质的平均温差Δt₁。