法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2017-06-09
授权
授权
2015-03-25
实质审查的生效 IPC(主分类):G06F17/11 申请日:20141203
实质审查的生效
2015-02-18
公开
公开
技术领域
本发明涉及冷却塔热力性能计算方法,尤其涉及一种基于两点 边值测量下冷却塔填料热力性能计算方法。
背景技术
随着工业飞速发展,工业系统对冷却系统要求日益增加。冷却 塔作为主要末端冷却装置,被广泛用于排除电厂、暖通空调系统、 钢铁厂产生的大量废热,是循环冷却系统重要组成部分。湿式冷却 塔因效率高而成为冷却塔主流,其通过空气与高温循环冷却水传热 传质过程,将高温高湿空气排出塔外,带走热量,实现冷却水循环 利用,因此冷却塔热力性能的优劣不仅直接影响冷却系统节水节能 效果,对工业系统正常稳定运行也具有重大意义。
随着节能环保技术被日益重视,冷却系统的节能节水已成为国 内外冷却技术研究的重要课题,由于冷却塔热力性能与系统节水节 能直接相关,国务院《节能减排“十二五”规划》中指出:要“开 展大型公共建筑采暖、空调、通风、照明等节能改造”。国家针对冷 却塔具有极大节能潜力,应提高冷却塔能源利用效率问题,提出下 一步冷却塔产品必须做节水节能认证,中国质量认证中心出台了《冷 却塔节水认证规则》,并即将出台《开式冷却塔节能认证技术规范》 予以保证,冷却塔加装热力性能在线监测仪有助于这项工作开展。 此外,由于利益驱使,部分冷却塔生产商以次充好配置冷却系统, 影响冷却效果,2012年国内某公司就因冷却塔能效设计引起诉讼, 这种情况普遍存在将导致用户无法验收,出现能耗过大或故障,对 冷却塔加装监测系统显得更加重要。
目前,经典的冷却塔热力性能计算模型有Merkel模型、e-NTU 模型和Poppe模型。Merkel模型基于假设建立,模型简单,计算误 差大,且需要采用数值积分或迭代法求解,e-NTU模型引入传热单 元数,避免数值积分或迭代计算,但和Merkel模型具有相同等级的 计算误差,Poppe模型计算结果准确,但模型复杂,求解过程涉及多 重迭代,计算时间较长,经典的冷却塔热力性能计算模型无法同时 满足高精度和计算量小的要求。随着计算机技术的发展,人工智能 算法被引入冷却塔热力性能评估中,避免冷却塔机理建模过程,但 需要大量训练样本,且评估时间较长。
发明内容
为解决上述冷却塔填料热力性能计算模型和方法的问题与缺陷, 该方法通过将填料中的热质传递问题用一组求解未知函数导数的四 个常微分方程来描述,然后将模型简化为两点边值问题,简化冷却塔 热力性能计算模型,减少计算时间。本发明提供了一种基于两点边值 测量下冷却塔热力性能计算方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算方法,包括四 个步骤:
A通过一组求解未知函数导数的四个常微分方程描述填料中的 热质传递;
B采集冷却塔现场运行参数和环境参数,确定填料底部即z=0的 空气温度Ta和湿度比X,填料顶部即z=H的水温度Tw和质量流率mw边 值;
C假设和迭代调整填料底部z=0未知的边界条件,从而使得填料 顶部z=H满足已知边界条件;
D基于填料热力性能线性模型建立冷却塔填料热力性能计算模 型;
E代入上述计算得到填料顶部z=H的条件,计算冷却塔热力性 能。
本发明提供的技术方案的有益效果是:
基于实时测量值进行模型建立,有利于实现冷却塔热力性能实时 在线评估,计算模型在基于两点边值测量下得到简化,相比已有评估 方法,在保证计算精度前提下,较大减少计算时间。本方法实时性好、 适应性强特点,可广泛应用于机械式逆流冷却塔现场热力性能实时评 估中。
附图说明
图1是基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算方法流程 图;
图2是逆流方塔的热力性能计算系统安装示意图;
图3是基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算模型图;
图4是冷却塔填料热力性能线性模型图;
图5是基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算模型焓湿 图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图, 以CEF-370不锈钢逆流方塔的热力性能计算为例,对本发明实施方 式作进一步地详细描述:
图1是根据本发明实施例的冷却塔填料热力性能计算方法流程 图,所述方法包括以下步骤:
步骤10将填料中的热质传递用一组形式如下的求解未知函数导 数的四个常微分方程来描述:
已知的四个条件可归纳为:
Ta(z=0)=Tai
X(z=0)=Xi
Tw(z=H)=Twi
mw(z=H)=mwi
步骤20采集冷却塔现场运行参数和环境参数,确定填料底部 (z=0)的空气温度Ta和湿度比X,填料顶部(z=H)的水温度Tw和 质量流率mw边值;
启动图2所示CEF-370不锈钢逆流方塔的热力性能计算系统, 对冷却塔现场进水量mw、进风量ma、进水温度Twi、出水温度Two、 出风温度Tao等运行参数和大气压力P0、湿球温度Twb、进风干球温 度Tai等环境参数进行采集。
步骤30假设和迭代调整填料底部(z=0)未知的边界条件,从而 使得填料顶部(z=H)满足已知边界条件;
假设和迭代调整填料底部(z=0)未知的边界条件
步骤40基于填料热力性能线性模型(如图4)建立冷却塔填料 热力性能计算模型,可以看出MeTPBVP=MeTPBVP(z=H);
步骤50根据步骤30计算的结果和实时测量值,确定填料顶部 (z=H)气温、水温、大气压力和湿球温度Tao、Twi、P0、Twb;
将冷却塔填料热力性能抽象为式MeTPBVP=f(P0,Twb,Ta,Tw),Tai≤ Ta≤Tao,Two≤Tw≤Twi,,再利用公式MeTPBVP=f(P0,Twb,Tao,Twi)计算冷却 塔热力性能值。
上述z是代表填料高度的坐标,填料厚度为H,z=0代表填料最 底层,z=H代表填料上表面。
本实施例CEF-370不锈钢逆流方塔的热力性能计算系统安装参 阅图2。为保证采集运行参数和环境参数的准确性,热力性能计算系 统传感器网络应严格遵守冷却塔国标GB/T 7190.1-2008规定安装于 冷却塔周围。本实施例监测装置21通过人机界面22监测传感器,传 感器网络包括进水流量计、进水温度传感器27、出水温度传感器31、 干球温度传感器23、湿球温度传感器24、干球温度传感器23、储水 盘温度传感器25、温湿传感器26、大气压传感器28、进水量传感器 29、风速传感器32、出风温度传感器33等传感器。
基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算模型如图3所示, 冷却塔内填料区的水和空气间的热质交换可抽象为塔内空气薄膜和 水膜间的传热传质过程,布水器洒水后高温冷却水掉落过程中与低温 低湿空气接触,并向空气传递热量和蒸发水分,使自身温度Tw下降, 同时空气焓值ha增加,湿度X上升,体现为气温Ta上升,其模型焓 湿图如图5所示。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范 围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围 之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
机译: 一种测量地基性能的装置,具有由液压缸施加在地基上的力测量部分来测量力,以及基于施加的力在应力下测量地基位移的位移测量部分
机译: 一种在较低温度条件下具有熔融结合性能的导电填料,以及由该导电填料生产的焊锡膏,
机译: 组合物,基于所述组合物的干重,其包含10至70重量%的一种或多种水硬性粘合剂和20至85重量%的一种或多种填料,硬化产品,组合物的用途和0的用途。基于水硬性粘结剂的量,以重量计,一种或多种填料中的至少一种萜类醇为05至5%(重量)