[发明专利]一种基于跨季节有机朗肯循环系统中管壳式冷凝器冷源温度的数值方法

权利要求书

1.一种基于跨季节有机朗肯循环系统中管壳式冷凝器冷源温度的数值方法，其特征在于，包括下述步骤：

第一步：通过Meteonorm气象软件，获取当地干球温度t_g、湿球温度t_s、相对湿度φ、以及大气压力P_a；

第二步：选取冷却塔的型号，根据如下公式计算冷却塔的特性数

Ω'＝Bλ₁^m                    (1)

式中Ω′为冷却塔的特性数，B、m与冷却塔的填料类型有关，λ₁为冷却塔的气水比；

第三步：设定工质蒸发温度t_eva、工质质量流量q_m、冷源流量q_v、管壳式冷凝器换热面积A，在第一次迭代过程中t₂＝t_s，t₂为冷却塔的出塔水温，后续迭代过程t₂将发生变化；

第四步：设定第一次迭代过程中冷凝温度t_k的下限t_k1＝t_s，上限t_k2＝t_eva，中间冷凝温度t_km＝(t_k1+t_k2)/2，后续迭代过程t_k1、t_k2将发生变化；

第五步：计算管壳式冷凝器的放热量：

式中h₂、h₃为冷凝器工质侧的进口及出口焓值，单位为kJ·kg^-1，通过t_km调用Refprop9.1即可查询；

第六步：计算管壳式冷凝器冷却水出口温度

在不考虑散热损失的前提下，t_w1＝t₂,t_w2＝t₁，t_w1为冷凝器的进口水温、t_w2为冷凝器的出口水温、t₁为冷却塔的进塔水温、t₂为冷却塔的出塔水温；式中ρ₁、C_p为冷却水的密度kg·m^-3和比热容kJ·(kg·K)^-1；

第七步：计算管壳式冷凝器水侧传热系数：

式中d_i为管壳式冷凝器换热管内径，单位为m；

第八步：计算管壳式冷凝器工质侧传热系数：

式中，r为工质的汽化潜热，kJ·kg^-1，ρ₂为工质的密度，kg·m^-3，λ₂为工质导热系数，w·(m·k)^-1，η为工质动力粘度，Pa·s，R_壳程为管壳式冷凝器的壳程热阻，R_管程为管程热阻，d_o为管壳式冷凝器换热管外径，单位为m，d_i为管壳式冷凝器换热管内径，单位为m，λ₃为冷凝器换热管的导热系数w·(m·k)^-1；

假设第一次迭代过程中，t_km-t_wp＝10℃，t_wp为假设的冷凝器换热管外壁温度，通过公式(7)即可计算出h_工质，将计算的h_工质带入公式(8)，即可计算t_w，如果|t_w-t_wp|0.01℃，则进行第九步，否则令t_wp＝t_w，重复进行第八步，直至满足|t_w-t_wp|0.01℃为止，通过第八步可以计算出t_w、h_工质，t_w为冷凝器换热管外壁的真实温度；

第九步：计算管壳式冷凝器中的对数平均温差

第十步：计算管壳式冷凝器综合传热系数

式中R_壳程为管壳式冷凝器的壳程热阻，R_管程为管程热阻，η₀为肋效率，d_o为管壳式冷凝器换热管外径，单位为m；

第十一步：计算管壳式冷凝器的传热量

第十二步：将第五步计算得到的管壳式冷凝器放热量P_condenser与第十一步计算得到的管壳式冷凝器传热量P进行比较，即采用二分法的思想，如果P_condenserP，则t_k2＝t_km，否则t_k1＝t_km，如果满足|t_k1-t_k2|0.01℃，则进行第十三步，否则回到第四步重新计算；

第十三步：计算冷却塔的冷却数

Δt＝t₁-t₂，且当Δt15℃时，可以简化为下式：

其中相关的参数可通过下式进行计算：

P_tg＝98.065*10^{(0.0141966-3.142305*(1000/tg-1000/373.15)}+8.2*log₁₀^{(373.15/tg)-0.0024804*(373.15-tg))}(14)

i₁”＝1.005*(t₁-273.15)+(2500+1.842*(t₁-273.15))*0.622*P_t1/(P_a-P_t1)     (19)

K的经验公式为：

如果输出最终结果t₁、t₂，否则令t₂＝t₂+0.0001，重新进行第三步。