[發明專利]一種基于傳熱的冷卻塔建模方法

有效

• 申請號: 202210977950.4
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115292846B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王中昊;周永誠;劉金福;于達仁;李文峰;李中華
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;深圳利行科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江聯合專利商標代理有限公司 23213
• 代理人: 于歌

1.一種基于傳熱的冷卻塔建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：根據對流換熱理論，獲得冷卻塔內水與空氣傳熱過程中水對流熱阻R_w以及空氣對流熱阻R_a的表達式：

其中，m_w和m_a分別為水和空氣的質量，b₁和b₂均為常數且S₁和S₂為表征各自熱阻表達式比例關系的常數，c_p1和c_p2分別為水和空氣的定壓比熱熱容，μ₁和μ₂分別為水和空氣的動力粘度，k₁和k₂分別為水和空氣的導熱系數，D₁和D₂分別為水和空氣流動通道的特征尺寸，A₁和A₂分別為水和空氣的換熱面積，i和j均為根據實際運行數據擬合確定的常數；

步驟二：由于水對流熱阻R_w、空氣對流熱阻R_a與總熱阻R之間有如下關系：

R＝R_w+R_a，

則總熱阻R能夠表示為：

其中，c₁＝b₁，c₃＝i；

步驟三：由于冷卻塔內等效傳熱溫差是出口溫差與入口溫差的加權平均值，則有：

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為權重系數，t_w,i和t_w,o分別為冷卻水入口和出口溫度，t_a,i,sw和t_a,o,sw分別為飽和空氣入口和出口溫度；

步驟四：根據傳熱學相關理論，利用總熱阻R計算散熱量

步驟五：將公式二與公式三均代入公式四中，獲得冷卻塔模型表達式：

2.根據權利要求1所述的一種基于傳熱的冷卻塔建模方法，其特征在于，根據對流換熱理論，冷卻塔內流體傳熱過程中總熱阻R的流動特性表達式為：

其中，Nu＝SReⁱ?Pr^j，

Nu為紐賽爾數，Re為雷諾數，Pr為普朗特數，k為流體導熱系數，D為流體流動通道的特征尺寸，A為流體換熱面積，S為表征流體表達式左右比例關系的常數，v為流體流動速度，ρ為流體密度，c_p為流體定壓比熱熱容，μ為流體動力粘度。

3.根據權利要求2所述的一種基于傳熱的冷卻塔建模方法，其特征在于，根據質量守恒定律可知流體質量表達式為：

對上式進行變換獲得流體密度ρ的表達式：

將流體密度ρ的表達式帶入冷卻塔內流體傳熱過程中總熱阻R的流動特性表達式中獲得：

其中，b為常數且

由此獲得步驟一中冷卻塔內水與空氣傳熱過程中水對流熱阻R_w以及空氣對流熱阻R_a的表達式。