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管式换热器动态模型中的流体是关键部位
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文章来源:中国换热器网   添加人:6E25B3AF90   添加时间:2013/4/12 11:35:01

   在对换热器分段建模过程中,如果分段较少,换热面积过大,就意味着集总参数法应用的范围扩大,可能破坏流动和换热同时性的要求,从而造成跷跷板效应。
    换热器动态数学模型的建模过程一般如下:确定仿真对象;建立动态数学模型;根据热力计算的静态数据整定模型参数;进行模型验证。在建模过程中,高温流体、低温流体的进出口温度由热力计算给出,是确定的,而金属温度的高低由研究人员决定。这是由于实际的管式换热器由多个管组构成,对金属管壁进行的温度计算和强度校核也是针对不同管组分别进行,各个管组计算出来的管壁金属温度是各不相同的。既然金属温度由研究人员决定,研究人员可以采取不同的方法确定金属壁温,如平均温度方法;加权平均温度方法等,这就存在着温度值整定的高低问题。
  从流动和换热的同时性角度来分析,当建模对象越大,即流体流动距离越长,要保持流动和换热得同时性越困难;金属管壁的进口温度和出口温度偏差越大,与金属管壁具有同一温度这一假设偏离得越远;而且换热器越大,流体1的进出口温度变化也越大,从而越有可能使得mfTT>2成立。
  根据以上的分析,在采用集总参数法对管式换热器建模过程中,可以采取以下两方面的措施来避免跷跷板效应:尽可能将换热器划分为多个计算模块,减小每一个模块的受热面积,保证流动和换热的同时性。对于已经划分的模块,在参数整定-尤其是金属壁温整定时,可以避免跷跷板效应。
  进一步研究的方向流体比容变化的情况上述的分析是建立在流体比热容保持不变的简化假设基础之上。如果将比容的变化考虑进去,直接采用解析的方法是比较困难的-比容是温度和压力的函数,而且是非线性关系。可以考虑采用数值计算的方法绘制出避免跷跷板效应的稳定区域。
  在这种情况下,相应的计算公式,需要进一步进行研究分析。结论通过对管式换热器动态模型中的流体出口温度计算公式进行推导,并且从模型简化假设方面分析,阐明跷跷板效应的原因,给出避免跷跷板效应的判定条件和具体含义,指出金属壁温整定是解决该问题的关键。该分析方法可应用于管式换热器动态实时仿真数学模型中。

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