一种用于动态仿真系统的换热器建模方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于动态仿真系统的换热器建模方法及装置，其中方法包括：获取热流体的出口端温度值的初始值；根据热流体的进口端焓值、热流体的出口端焓值计算出热流体的交换热量；根据热流体的进口端温度值、热流体的出口端温度值、冷流体的进口端温度值、热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值；根据冷流体的进口端焓值、冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量；判断是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。通过设置初始值，计算出热量和温度，然后用交换热量判断收敛条件，反复迭代的方法，计算速度快且精度高。

Heat exchanger modeling method and device for dynamic simulation system

The invention discloses a method for heat exchanger modeling method and device for dynamic simulation system, wherein the method comprises the following steps: the initial outlet temperature to obtain thermal fluid value; according to the outlet enthalpy of the thermal fluid inlet end enthalpy, thermal fluid calculated from the heat exchange between the hot fluid inlet temperature according to the outlet end; hot fluid end temperature, thermal fluid and cold fluid inlet value end temperature, thermal fluid heat exchange to calculate the outlet temperature of cold fluid; according to the import of cold fluid end enthalpy, cold fluid outlet enthalpy value to calculate the heat exchange of cold fluid; judging whether the convergence condition is satisfied if; meet the convergence condition, the heat exchange is the outlet temperature of the thermal fluid output value, the heat exchange between the outlet temperature of cold fluid, thermal fluid and cold fluid. By setting the initial value, the heat and temperature are calculated, then the convergence condition is judged by the exchange of heat. The method of repeated iteration is fast and accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种用于动态仿真系统的换热器建模方法及装置
本专利技术涉及过程控制领域，尤其涉及一种用于动态仿真系统的换热器建模方法及装置。
技术介绍
换热器是用来实现冷、热流体之间热量交换的设备，一种流体由进口管流经管束后从出口管流出，另一种流体由壳体的进口管流入，在壳体和管束间的空隙流过，从壳体的出口管流出，从而达到冷热流体热量的交换，通常仅凭经验预估的动态参数作为依据，很难保证设计或改进后的换热系统最优性能，现有的用于动态仿真系统的换热器建模计算模型参数计算存在计算延时或者精度不高的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于动态仿真系统的换热器建模方法及装置，其能解决现有模型的参数计算存在计算延时或者精度不高的问题。本专利技术的目的采用以下技术方案实现：一种用于动态仿真系统的换热器建模方法，所述换热器用于交换流经换热器的热流体与流经换热器的冷流体之间的热量，包括：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值；获取热流体的出口端温度值的初始值；根据所述热流体的进口端温度值计算出热流体的进口端焓值，根据热流体的出口端温度值计算出热流体的出口端焓值；根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值、损失热量计算出热流体的交换热量；根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值；根据所述冷流体的出口端温度值计算出冷流体出口端的焓值，根据所述冷流体的进口端温度值计算出冷流体的进口端焓值；根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的进口端焓值、所述冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量；根据所述热流体的交换热量和所述冷流体的交换热量判断是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。优选的，若不满足收敛条件，则根据牛顿算法重新设定热流体的出口端温度值，并重新计算出热流体的交换热量和冷流体的交换热量，循环迭代，直到满足收敛条件或达到迭代终止条件，则停止迭代，并输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。优选的，所述根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值计算出热流体的交换热量包括：根据公式Q1＝F1*(H1in-H1out)-Qk计算出所述热流体的交换热量，其中Q1为热流体的交换热量，F1为热流体的摩尔流量值，H1in为热流体的进口端焓值，H1out为热流体的出口端焓值，Qk为损失热量。优选的，所述根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值包括：根据第一公式Q1＝K*A*LMTD*Ft、第二公式LMTD＝(Δt1-Δt2)/log(Δt1/Δt2)、第三公式Δt1＝max(T1in-T2out,T1out-T2in)及第四公式Δt2＝min(T1in-T2out,T1out-T2in)联合计算出冷流体的出口端温度值；其中，K为传热系数值，A为传热面积值，Ft为校正因子值，T1in为热流体的进口端温度值，T1out为热流体的出口端温度值，T2in为冷流体的进口端温度值，T2out为冷流体的出口端温度值。优选的，所述根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的进口端焓值、所述冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量包括：根据公式Q2＝F2*(H2out-H2in)+Qk计算出冷流体的交换热量，其中，Q2为冷流体的交换热量，F2为冷流体的摩尔流量值，H2in为冷流体的进口端焓值，H2out为冷流体的出口端焓值。本专利技术还涉及另一种用于动态仿真系统的换热器建模方法，所述换热器用于交换流经换热器的热流体与流经换热器的冷流体之间的热量，包括：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值、热流体的平均定压比热容值、冷流体的平均定压比热容值；获取热流体的交换热量的初始值，根据热流体的交换热量、所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的平均定压比热容值、所述热流体的进口端温度值、损失热量计算出热流体的出口端温度值；根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值；根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的平均定压比热容值、所述冷流体的进口端温度值、所述冷流体的出口端温度值、损失热量计算出冷流体的交换热量；根据所述热流体的交换热量和所述冷流体的交换热量判断是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。优选的，还包括：若不满足收敛条件，则根据牛顿算法重新设定热流体的交换热量，并重新计算出冷流体的交换热量，循环迭代，直到满足收敛条件或达到迭代终止条件，则停止迭代，并输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。优选的，所述根据热流体的交换热量、所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的平均定压比热容值、所述热流体的进口端温度值、损失热量计算出热流体的出口端温度值包括：根据公式Q1＝F1*C1*(T1in-T1out)-Qk计算出所述热流体的出口端温度值，其中Q1为热流体的交换热量，F1为热流体的摩尔流量值，C1为热流体的平均定压比热容值，T1in为热流体的进口端温度值，T1out为热流体的出口端温度值，Qk为损失热量。优选的，所述根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值包括：根据第一公式Q1＝K*A*LMTD*Ft、第二公式LMTD＝(Δt1-Δt2)/log(Δt1/Δt2)、第三公式Δt1＝max(T1in-T2out,T1out-T2in)及第四公式Δt2＝min(T1in-T2out,T1out-T2in)联合计算出冷流体的出口端温度值；其中，K为传热系数值，A为传热面积值，Ft为校正因子值，T1in为热流体的进口端温度值，T1out为热流体的出口端温度值，T2in为冷流体的进口端温度值，T2out为冷流体的出口端温度值。本专利技术还涉及一种用于动态仿真系统的换热器建模装置，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值；获取热流体的出口端温度值的初始值；根据所述热流体的进口端温度值计算出热流体的进口端焓值，根据热流体的出口端温度值计算出热流体的出口端焓值；根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值、损失本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于动态仿真系统的换热器建模方法，所述换热器用于交换流经换热器的热流体与流经换热器的冷流体之间的热量，其特征在于，包括：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值；获取热流体的出口端温度值的初始值；根据所述热流体的进口端温度值计算出热流体的进口端焓值，根据热流体的出口端温度值计算出热流体的出口端焓值；根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值、损失热量计算出热流体的交换热量；根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值；根据所述冷流体的出口端温度值计算出冷流体出口端的焓值，根据所述冷流体的进口端温度值计算出冷流体的进口端焓值；根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的进口端焓值、所述冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量；根据所述热流体的交换热量和所述冷流体的交换热量判断是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。...

【技术特征摘要】
1.一种用于动态仿真系统的换热器建模方法，所述换热器用于交换流经换热器的热流体与流经换热器的冷流体之间的热量，其特征在于，包括：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值；获取热流体的出口端温度值的初始值；根据所述热流体的进口端温度值计算出热流体的进口端焓值，根据热流体的出口端温度值计算出热流体的出口端焓值；根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值、损失热量计算出热流体的交换热量；根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值；根据所述冷流体的出口端温度值计算出冷流体出口端的焓值，根据所述冷流体的进口端温度值计算出冷流体的进口端焓值；根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的进口端焓值、所述冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量；根据所述热流体的交换热量和所述冷流体的交换热量判断是否满足收敛条件；若满足收敛条件，则输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。2.根据权利要求1所述的用于动态仿真系统的换热器建模方法，其特征在于，还包括：若不满足收敛条件，则根据牛顿算法重新设定热流体的出口端温度值，并重新计算出热流体的交换热量和冷流体的交换热量，循环迭代，直到满足收敛条件或达到迭代终止条件，则停止迭代，并输出热流体的出口端温度值、冷流体的出口端温度值、热流体的交换热量及冷流体的交换热量。3.根据权利要求1所述的用于动态仿真系统的换热器建模方法，其特征在于，所述根据所述热流体的摩尔流量值、所述热流体的进口端焓值、所述热流体的出口端焓值计算出热流体的交换热量包括：根据公式Q1＝F1*(H1in-H1out)-Qk计算出所述热流体的交换热量，其中Q1为热流体的交换热量，F1为热流体的摩尔流量值，H1in为热流体的进口端焓值，H1out为热流体的出口端焓值，Qk为损失热量。4.根据权利要求3所述的用于动态仿真系统的换热器建模方法，其特征在于，所述根据所述传热系数值、所述传热面积值、所述热流体的进口端温度值、所述热流体的出口端温度值、所述冷流体的进口端温度值、所述校正因子值、所述热流体的交换热量计算出冷流体的出口端温度值包括：根据第一公式Q1＝K*A*LMTD*Ft、第二公式LMTD＝(Δt1-Δt2)/log(Δt1/Δt2)、第三公式Δt1＝max(T1in-T2out,T1out-T2in)及第四公式Δt2＝min(T1in-T2out,T1out-T2in)联合计算出冷流体的出口端温度值；其中，K为传热系数值，A为传热面积值，Ft为校正因子值，T1in为热流体的进口端温度值，T1out为热流体的出口端温度值，T2in为冷流体的进口端温度值，T2out为冷流体的出口端温度值。5.根据权利要求4所述的用于动态仿真系统的换热器建模方法，其特征在于，所述根据所述冷流体的摩尔流量值、所述冷流体的进口端焓值、所述冷流体的出口端焓值计算出冷流体的交换热量包括：根据公式Q2＝F2*(H2out-H2in)+Qk计算出冷流体的交换热量，其中，Q2为冷流体的交换热量，F2为冷流体的摩尔流量值，H2in为冷流体的进口端焓值，H2out为冷流体的出口端焓值。6.一种用于动态仿真系统的换热器建模方法，所述换热器用于交换流经换热器的热流体与流经换热器的冷流体之间的热量，其特征在于，包括：获取热流体的进口端温度值、热流体的摩尔流量值、冷流体的进口端温度值、冷流体的摩尔流量值、传热系数值、传热面积值、校正因子值、热流体的平均定压比热容值、冷流体的平均定压比热容值；获取热流体的交换热量的初...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏江，葛铭，郑小青，樊晶晶，冯李立，
申请(专利权)人：杭州百子尖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33