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基于Smulink仿真实现换热器稳态传热计算
张泰岩 安连锁 刘树华
(华北电力大学动力工程系 河北保定 071003)
摘要：在热力系统中,传热过程是重要组成部分之一。基于Simulink工具箱实现热力系统的仿真,首先应 实现传热过程的仿真。在集中参数法的指导思想下,进行传热过程的稳态过程仿真。以常规的传热迭代计 算原理为指导,设计仿真模型的逻辑计算过程,仿真结果满足了仿真要求。
关键词：simulink;集中参数法;传热计算;仿真
中图分类号：TP311:TK172 文献标识码:A 文章编号: 1006-6446(2006)08-0030-02
0 引言
在余热利用型溴化锂吸收式制冷空调的仿真中, 需要考虑如何实现换热器的传热仿真。仿真模型按照是否考虑时间项分为静态模型和动态模型。作者对三联产系统仿真的目的是分析三联产系统的整体热力性能和运行特性,没有考虑系统运行时的过渡状态,故也未考虑换热器的动态特性。仿真是基于支持面向对象化编程的Simulink(6.3)工具箱进行仿真,具有可扩展性,可以实现换热器的动态仿真。
Simulink是一个系统建模、仿真和分析的软件包,它是一种基于MTALAB的框图设计环境,支持线 性系统和非线性系统,可以用连续采样时间、离散采 样时间或2种混合的采样时间进行建模,它也支持多速率系统,也就是系统中的不同部分具有不同的 采样速率。为了创建动态系统建模, Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口,这个创建过程只需要单击和拖动鼠标操作就能完成。利用这个接口,用户可以像在纸上用笔绘制模型一样,只要构建出系统方块图即可,它提供的是一种更快捷、更直接明了的方式,而且用户可以立即看到系统的仿真结果。
1 模型的设计思想
传热计算原理是以能量守恒定律为根据的,即以加热源工质(本文为溴化锂浓溶液)的输入Hlin输 出Hlout的热焓差Q1加上被加热工质(溴化锂稀溶 液)的输入焓值H2in,等于被加热工质输出焓值 H2out。由工质的焓温表可知溴化锂稀溶液出口温度值。根据溶液和稀溶液的进出口温度,计算出平均 对数温差ΔT以及确定的热阻Κ,可以计算传热量 Qtran。而传热量Qtran与加热源工质的输入输出的热焓差Q1以及被加热工质的输入输出热焓差Q2相等。
2 假设
(1)换热器的冷热流体以及换热器的初始温度 相等。
(2)忽略换热器对环境的散热。
(3)忽略只考虑换热管沿径向导热。
(4)各流道内的流速以及传热系数为定值。
在仿真模型中,需要用到溴化锂水溶液温度、压力、浓度与热焓之间的关系图,为了简便起见,将数据以表格的形式存储在模型中。
3 仿真系统图示
图1所示即为通用模块。在去掉常数输入值和 scope显示后,可以与系统连接。为了检验输出值, 将输入值设定为常数。
仿真模块(如图2所示)包括4个组成部分:高 温加热工质出口温度的假设(high out temp as sum),低温被加热工质的出口温度计算( low ou temp calculate),传热量的计算(heat transfer calcu late,如图3所示)以及输出控制(outputcontro,l如图 4所示)。
4 仿真结果
仿真时间设定为0~800 s,从图5中可以看出, 在0~420 s时,高温加热工质的温度以曲线形式降低到出口温度。
从图6可以看 出,在0~420 时,低温被加热工质的温度也是逐渐增加到出口温度。两种工质的出口温度符合热力计算结果。温度变化规律也符合实际运行情况。
5 结论
本模型是稳态传热模型进行了基本假 设和忽略,使用集中参数法,认为传热过程不存在时间延迟。如果进行扩展,可以反映时间项,但是在本仿真模型中不 需要考虑。
仿真结果符合实际运行情况,满足仿真要求。证明根据传热迭代计算原理搭建的仿真模型是可以接受的。
参考文献:
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