管带式换热器动态调节性能地研究.pdfVIP

● 管带式换热器动态调节性能的研究 付卫东 袁修干 梅志光 (北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系) ● 摘要：本文推导出管带式换热器的动态数学模型，并采用Matrix。仿真软件对数学模 型进行仿真，比较改变入口液体流速与入口液体温度时的出口气体温度的响应，得 出：气体侧的出口温度在改变液体侧入口速度时，开始时响应较快，但经过较短时间 后，即使改变液体侧的入口流速，气体侧的出口温度基本不再改变。气体侧的出口温 度对改变液体侧入口温度的响应惯性较大，但它能随液体侧入口温度的变化而变化， 因此改变液体的入口温度能对气体的出口温度进行调节。 关键词：换热器、动态特性、数学模型。 符号 T一温度，K u—速度，m／s 旷一密度，kg^一 卜一时间，3 A-—横截面积，m2 L—管长，m 蝴量，蚝 F—换热面积，m2 口一换热系数， ● w／(m2．K1 c一比容坝kg．K)，周长m d。一扁管当量直径，m 五一导热系数，wI(rmK) y一运动粘度，m2／3 f、叩一坐标值，m 下标 1一入口参数 2～出口参数 ，—液体参数 g_气懒 H—一壁面参数 卜—平均温度参数 ● 53 换热器作为热能交换重要的设备之一， 已广泛地应 用于热动力、化工及空调制冷等领域。目前常用的换熟器 有壳管式、板翅式及管带式等。壳管式主要用于液体介质 对液体介质的换热，板翅式主要用于气体介质对气体介质 的换热，而管带式则主要用于液体介质对气体介质的换 热。由于管带式换热器是由扁管构成，与圆管相比其传热 面积更大热阻更小，并且由于在扁管中的液体流程比换热 器中气体的流程长得多(如图l所示)，这样能充分利用液 图1管带式换热器结构 体热容量大的特点，提高换热效率。 对于管带式换热器的研究，目前我国一些学者进行得较多的是，采用实验方法确定换 热器气体则的换热系数。其中文献【l】采用实验方法，得出了适应范围较广的气体则的 换热系数计算的准则方程，对于管带式换热器的研究很少看到有国外的报道。管带式换热 器作为空调制冷的关键设备之一，其性能好坏直接关系到系统的经济性及可靠性，因此对 其动态性能的研究也将会越来越重要。本文主要研究的是液体介质为水的换热器，采用改 变其入口流速与改变其入口温度相比较，分析其动态性能，以确定最佳调节方案。 1管带式换热器的动恋数学模型建立 。 ’、 本文在推导管带式换热器的动态数学模型时作了如下假设：(1)扁管内液体流动是一 维的，层流流动。(2)忽略液体介质沿流向的传热。(3)气体介质在管带式换热器中与壁面的 换热系数为常数。在以上假设下便可推导出管带式换热器的动态数学模型。 液体流动的能量方程 鲁+嘶鼍=蔷c¨，百+嘶虿2孑丙∽叫‘)