[发明专利]一种基于传热的冷却塔建模方法

权利要求书

1.一种基于传热的冷却塔建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据对流换热理论，获得冷却塔内水与空气传热过程中水对流热阻R_w以及空气对流热阻R_a的表达式：

其中，m_w和m_a分别为水和空气的质量，b₁和b₂均为常数且S₁和S₂为表征各自热阻表达式比例关系的常数，c_p1和c_p2分别为水和空气的定压比热热容，μ₁和μ₂分别为水和空气的动力粘度，k₁和k₂分别为水和空气的导热系数，D₁和D₂分别为水和空气流动通道的特征尺寸，A₁和A₂分别为水和空气的换热面积，i和j均为根据实际运行数据拟合确定的常数；

步骤二：由于水对流热阻R_w、空气对流热阻R_a与总热阻R之间有如下关系：

R＝R_w+R_a，

则总热阻R能够表示为：

其中，c₁＝b₁，c₃＝i；

步骤三：由于冷却塔内等效传热温差是出口温差与入口温差的加权平均值，则有：

ΔT＝c₄ΔT_in+(1-c₄)ΔT_out公式三，

其中，ΔT_in＝t_w,o-t_a,i,sw，ΔT_out＝t_w,i-t_a,o,sw，c₄为权重系数，t_w,i和t_w,o分别为冷却水入口和出口温度，t_a,i,sw和t_a,o,sw分别为饱和空气入口和出口温度；

步骤四：根据传热学相关理论，利用总热阻R计算散热量

步骤五：将公式二与公式三均代入公式四中，获得冷却塔模型表达式：

2.根据权利要求1所述的一种基于传热的冷却塔建模方法，其特征在于，根据对流换热理论，冷却塔内流体传热过程中总热阻R的流动特性表达式为：

其中，Nu＝SReⁱ Pr^j，

Nu为纽赛尔数，Re为雷诺数，Pr为普朗特数，k为流体导热系数，D为流体流动通道的特征尺寸，A为流体换热面积，S为表征流体表达式左右比例关系的常数，v为流体流动速度，ρ为流体密度，c_p为流体定压比热热容，μ为流体动力粘度。

3.根据权利要求2所述的一种基于传热的冷却塔建模方法，其特征在于，根据质量守恒定律可知流体质量表达式为：

对上式进行变换获得流体密度ρ的表达式：

将流体密度ρ的表达式带入冷却塔内流体传热过程中总热阻R的流动特性表达式中获得：

其中，b为常数且

由此获得步骤一中冷却塔内水与空气传热过程中水对流热阻R_w以及空气对流热阻R_a的表达式。