一种换热器总换热系数的计算方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术涉及高速离心机技术领域，具体涉及一种换热器总换热系数的计算方法、电子设备及存储介质。该计算方法包括建立高速离心机机舱舱内流场仿真CFD模型、设置相关参数、迭代修改换热器内侧壁与机舱舱内空气接触的壁面温度、计算载冷剂换热量、判断载冷剂平均温度是否合适以及计算机舱舱内换热器基于内侧壁摩擦产热和其与空气对流换热与载冷剂的总换热系数。该方法实现了快速计算载冷剂温度和校核换热器选型的目的；本发明专利技术综合考虑了空气摩擦产热、空气对流换热、换热器内载冷剂对流换热的耦合关联性，实现了对总换热系数的准确求解，最终为换热器的合理设计提供理论依据。最终为换热器的合理设计提供理论依据。最终为换热器的合理设计提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种换热器总换热系数的计算方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及高速离心机
，具体涉及一种换热器总换热系数的计算方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]离心机运行时，高速空气摩擦会产生大量的热量，如果不采取一定的散热冷却措施，会导致离心机机舱舱内温度迅速上升。机舱舱内长久处于高温状态会影响离心机内传感器的灵敏度、实验舱的使用，甚至影响离心机的使用寿命。为了使离心机的温度处于正常范围内，估算离心机运转过程中的产热总量，提出针对性的散热措施，是搭建离心机需要解决的关键问题之一。目前，在高速机机舱舱内的侧壁面安装换热器是一种常用的散热方式，换热器内侧壁面与机舱舱内空气接触，换热器内流动载冷剂，将机舱舱内产热量带走。换热器是实现散热的关键设备，而换热器与机舱舱内空气的总换热系数是合理设计换热器的关键参数，因此，如何准确高效的求解换热器总换热系数至关重要。目前，换热器总换热系数求解过程是根据离心机转速与随流比的乘积获得换热器内侧壁的近壁面风速，基于近壁面风速和对流传热关联式计算总换热系数，然而，上述方法并未考虑高速流动空气与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种换热器总换热系数的计算方法，其特征在于包括以下步骤：S1、建立高速离心机机舱舱内流场仿真CFD模型；S2、为所述高速离心机设置不同的转速和机舱舱内气压；S3、仿真计算获得机舱舱内换热器内侧壁的剪切力τ、近壁面加权平均风速v、离心机风阻功率P；预设载冷剂平均温度T
r
；S4、计算机舱舱内高速流动空气与机舱舱内换热器内侧壁之间的摩擦产热热流密度q
c
、机舱舱内高速流动空气与换热器内侧壁之间的对流换热热流密度q
a
、换热器通道内载冷剂与换热器内侧壁之间的对流换热热流密度q
r
；S5、根据能量守恒定律，得出q
c
、q
a
、q
r
的关系式：q
r
＝q
c
+q
a
；S6、根据q
c
、q
a
、q
r
的关系式，迭代修改换热器内侧壁与机舱舱内空气接触的壁面温度T
w
至关系式两端相等，得出T
w
；S7、计算载冷剂换热量Q
r
；S8、比较载冷剂换热量Q
r
和风阻功率P，判断载冷剂平均温度T
r
是否合适；若Q
r
≠P，调整T
r
，重复S4
‑
S7步骤直至二者相等，此时所选换热器型号需要的载冷剂温度T
r
假设成立；S9、计算机舱舱内换热器基于内侧壁摩擦产热和其与空气对流换热与载冷剂的总换热系数k
a
‑
w
。2.根据权利要求1所述的一种换热器总换热系数的计算方法，其特征在于：所述步骤S4中：机舱舱内高速流动空气与机舱舱内换热器内侧壁之间的摩擦产热热流密度q
c
的计算公式具体为：q
c
＝τv；计算机舱舱内高速流动空气与换热器内侧壁之间的对流换热热流密度q
a
的计算公式具体为：q
a
＝h
a
(T
a
‑
T
w
)；其中：h
a
表示机舱舱内高速流动空气与换热器内侧壁之间的对流换热系数，且其中Nu＝a
·
Re
b
·
Pr
c
为努塞尔数；a表示第一常数；b表示第二常数；c表示第三常数；l表示特征长度；k表示热导率；为雷诺数，ρ表示流体密度；V表示平均流速；μ表示流体动力粘度；为普朗特数，C
p
表示等压比热容；T
a
为机舱舱内空气的温控要求温度；T
w
为换热器内侧壁与机舱舱内空气接触的壁面温度；换热器通道内载冷剂与换热器内侧壁之间的对流换热热流密度q
r
的计算公式具体为：q
r
＝h
r
‑
w
(T
w
‑
T
r
)；其中：h
r
‑
w
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀平，袁旭东，曹青，赵盼盼，张欢，周到，吴俊峰，张伟，屈博艺，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：