[發明專利]高溫冷卻器熱力校核方法及系統

有效

• 申請號: 201910202383.3
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN109959283B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 杜百合;張濤;陳德江;胡燕華;王海波
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所
• 主分類號: F28D7/16
• 分類號: F28D7/16;G06F17/50
• 代理公司: 11609 北京格允知識產權代理有限公司
• 代理人: 張沫;周嬌嬌<國際申請>=<國際公布>=

1.一種高溫冷卻器熱力校核方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、獲取冷卻器進口參數及冷卻器中換熱管組的數量，其中每個換熱管組包含多排管束；所述冷卻器進口參數包括：熱流體參數和冷流體參數；所述熱流體參數包括熱流體的質量流率、進口焓值和進口壓力；所述冷流體參數包括冷流體的質量流率、進口溫度和進口壓力；

S2、將冷卻器進口參數作為第一排管束的入口條件，將每排管束的出口條件作為下一排管束的入口條件，由此逐排計算各排管束的傳熱與壓降；

所述步驟S2包括：

1)賦管組值i＝1；

2)對于i＝1……、B，分別調取每個換熱管組的參數，全部執行完畢后賦予管組值i＝1；其中B為步驟S1中獲取的換熱管組的數量；

3)對于i＝1，賦管束值j＝1，計算第i組換熱管組中第j排管束的傳熱與壓降，并在計算完成后，將當前排輸出參數作為下一排輸入參數，并執行j＝j+1操作，并繼續計算下一排管束的傳熱與壓降，直至第i組換熱管組的管束全部計算完畢；執行i＝i+1操作，并繼續計算下一組換熱管組中各個管束的傳熱與壓降，直至第B組換熱管組的管束全部計算完畢；

所述步驟S2中求解傳熱與壓降的操作包括：

1)利用熱流體的進口焓值和進口壓力計算高溫氣體熱物性參數；該高溫氣體熱物性參數包括:密度、比熱容、導熱系數和流體粘性系數；

2)利用冷流體的進口溫度和進口壓力計算冷流體熱物性參數；該冷流體熱物性參數包括：密度、比熱容、導熱系數和流體粘性系數；

3)計算熱流體側和冷流體側雷諾數；

4)選擇熱傳遞模型計算無量綱參數；該無量綱參數包括：努賽特數和普朗特數；

5)計算冷流體側努賽特數；

6)計算熱流體側和冷流體側的傳熱熱阻；

7)利用熱平衡方程計算傳熱速率；

8)利用傳熱速率、流體進出口焓值或溫度條件、對流換熱系數分別計算確定換熱管壁溫度；

9)利用傳熱速率和熱流體側進口焓值計算得到流出管排的下游出口焓值；

10)利用焓差和質量流率計算冷流體的溫升；

11)計算熱流體側壓降；

12)計算冷流體側壓降。

2.一種高溫冷卻器熱力校核系統，其特征在于，所述系統包括：

參數獲取單元，用于獲取冷卻器進口參數及冷卻器中換熱管組的數量；每個換熱管組包含多排管束；所述冷卻器進口參數包括：熱流體參數和冷流體參數；所述熱流體參數包括熱流體的質量流率、進口焓值和進口壓力；所述冷流體參數包括冷流體的質量流率、進口溫度和進口壓力；

逐排計算單元，用于將冷卻器進口參數作為第一排管束的入口條件，將每排管束的出口條件作為下一排管束的入口條件，由此逐排計算各排管束的傳熱與壓降；

所述逐排計算單元用于執行：

1)賦管組值i＝1；

2)對于i＝1……、B，分別調取每個換熱管組的參數，全部執行完畢后賦予管組值i＝1；其中B為參數獲取單元獲取的換熱管組的數量；

3)對于i＝1，賦管束值j＝1，計算第i組換熱管組中第j排管束的傳熱與壓降，并在計算完成后，將當前排輸出參數作為下一排輸入參數，并執行j＝j+1操作，并繼續計算下一排管束的傳熱與壓降，直至第i組換熱管組的管束全部計算完畢；執行i＝i+1操作，并繼續計算下一組換熱管組中各個管束的傳熱與壓降，直至第B組換熱管組的管束全部計算完畢；

所述逐排計算單元通過以下方法求解傳熱與壓降：

1)利用熱流體的進口焓值和進口壓力計算高溫氣體熱物性參數；該高溫氣體熱物性參數包括：密度、比熱容、導熱系數和流體粘性系數；

2)利用冷流體的進口溫度和進口壓力計算冷流體熱物性參數；該冷流體熱物性參數包括：密度、比熱容、導熱系數和流體粘性系數；

3)計算熱流體側和冷流體側雷諾數；

4)選擇熱傳遞模型計算無量綱參數；該無量綱參數包括：努賽特數和普朗特數；

5)計算冷流體側努賽特數；

6)計算熱流體側和冷流體側的傳熱熱阻；

7)利用熱平衡方程計算傳熱速率；

8)利用傳熱速率、流體進出口焓值或溫度條件、對流換熱系數分別計算確定換熱管壁溫度；

9)利用傳熱速率和熱流體側進口焓值計算得到流出管排的下游出口焓值；

10)利用焓差和質量流率計算冷流體的溫升；

11)計算熱流體側壓降；

12)計算冷流體側壓降。