【技术实现步骤摘要】
变功率储水式电热水器的温度模型构建方法
本专利技术属于温控负荷建模领域，特别是一种变功率储水式电热水器的温度模型构建方法。
技术介绍
变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，能够计算不同时刻电热水器水箱内的水温，并且能够为电网进行直接负荷控制(DLC)提供温度区间的判据，使得电网能通过提高或者降低电热水器的温度上下限，直接控制电热水器工作状态的启停，从而能够消纳电网的过剩功率，达到削峰填谷的效果。现有的变功率储水式电热水器的温度模型构建方法中，始终将加热功率Pheater视为数值为额定功率的恒定值，使得在加热过程中消耗的电功率更大，且模型的准确性不够高，当电网进行调节电热水器温度上下限区间时，容易产生较大的误差，不利于直接负荷控制。此外，当加热功率Pheater始终为恒定值时，会造成电功率损耗较大，用电费用提高，不利于电网运行的经济性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种变功率储水式电热水器的温度模型构建方法。实现本专利技术目的的技术方案为：一种变功率储水式电热水器的温度模型构建方...
【技术保护点】
1.一种变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、通过Gambit软件分别对不同的入水口管径的三通管道进行模型搭建；/n步骤2、采用Fluent软件对不同入水口管径的模型进行仿真实验，得到多组入水口管径与质量流量的数据；/n步骤3、将入水口管径和质量流量的数据进行拟合，得出管径与质量流量的一次函数关系式；/n步骤4、将质量流量用管径的形式表示出来后，与选定的加热系数、比热容以及温升变化做乘积，得到出水时段和非出水时段的加热功率表达式；/n步骤5、将加热功率的表达式代入到原温度模型中，得到变功率储水式电热水器的温度模型。/n
【技术特征摘要】
1.一种变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、通过Gambit软件分别对不同的入水口管径的三通管道进行模型搭建；
步骤2、采用Fluent软件对不同入水口管径的模型进行仿真实验，得到多组入水口管径与质量流量的数据；
步骤3、将入水口管径和质量流量的数据进行拟合，得出管径与质量流量的一次函数关系式；
步骤4、将质量流量用管径的形式表示出来后，与选定的加热系数、比热容以及温升变化做乘积，得到出水时段和非出水时段的加热功率表达式；
步骤5、将加热功率的表达式代入到原温度模型中，得到变功率储水式电热水器的温度模型。
2.根据权利要求1所述的变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，其特征在于，步骤1中搭建不同入水口管径模型的方法为：
假设三通管道有两个入水口，一个出水口，其中入水口总管径为D，冷水入口管径为Dcold，热水入口管径为Dhot，并且存在以下关系
D＝Dcold+Dhot
通过调节水龙头的角度δ来控制冷水入口管径Dcold和热水入口管径Dhot的大小，并且Dhot可用水龙头的角度δ和入水口总管径D来表示：
然后通过Gambit对不同管径D的三通管道进行建模和线网格、面网格划分，并且定义两个入水口和一个出水口的边界类型。
3.根据权利要求1所述的变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，其特征在于，步骤2中所述采用Fluent软件对不同入水口管径的模型进行仿真实验具体为：
首先，将不同管径的三通管道模型分别用Fluent进行数据读取；然后，对不同的模型进行网格质量检查，计算模型采用标准k-ε双方程：
式中σk，σε为湍流普朗特数，C1ε，C2ε，Cμ均为模型的默认值常数，ρ为微元体密度，t为微元体的温度，为湍动能，为雷诺应力，μ为分子粘性，为湍流粘滞系数，Gk表示由层流速度梯度而产生的湍流动能，ε为耗散率，且σk＝1.0，σε＝1.3，C1ε＝1.44，C2ε＝1.92，Cμ＝0.09；
然后选取仿真材料为水，操作压强默认一个大气压，不考虑重力作用；定义边界条件，将冷水入口定义为速度入口，热水入口定义为速度入口，混合水出口定义为OUTFLOW；对流场进行初始化后开始仿真，定义收敛精度为0.001，满足条件后得出速度云图、压强云图和冷、热入口及混合水出口的质量流量数据。
4.根据权利要求1所述的变功率储水式电热水器的温度模型构建方法，其特征在于，步骤3具体为：
将Fluent仿真得到的入水口和出水口流量以及管径的数据代入Matlab中，采用CurveFitting进行曲线拟合，横坐标为热水入口管径Dhot，纵坐标为热水入口质量流量Mas...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕广强，程媛，刘士友，王宏宇，安路，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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