基于matlab的换热器输入输出参数计算

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1、2016年第6期上海电力39基于matlab的换热器输入输出参数计算谢广庆，王吉翔，张彦琦，崔尧(上海上电电力工程有限公司能源服务管理中心，上海200240)摘要：换热器作为实现不同温度流体热量交换的节能装置，在能源行业应用广泛。在换热器设计完成之后，由于系统改造或其他原因，仍需要对换热器进行输入输出参数计算。本文分析了换热器的传热原理，建立了根据已知换热器设计参数求解输入输出参数的模型，并应用matlab结合实例给出了求解结果。关键词：Matlab；换热器；输入输出；参数计算中图分类号：TK1文献标志码：B0引言换热器是一种在不同温度的两种或两种

2、以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一llJ。换热器在火力发电厂中应用广泛，省煤图1换热器不意图器，高压加热器、低压加热器等装置本质上都属于△￡——微元传热面处两种介质温差。换热器。不同的工况对换热器参数有不同的要换热器换热过程同时存在热平衡方程式：求，在换热器设计热力计算中，一般是根据已知工Q=Q：+Q(2)况以及换热要求设计换热器各个参数。而在换热式中Q1——高温介质放热量；器参数确定以后，设计计算工况可能会

3、发生变化，Q：——低温介质吸热量；或者存在利用现有换热器通过控制输入介质参数Q——传热过程热损失。来达到控制输出参数满足一定要求的情况，比如所有传热器传热过程都满足上述两个方程式。要求省煤器出口烟气温度不低于310oC，要求烟气对于传热方程式(式(1))，由于k和t是，换热器出口烟气温度恒定在90~C左右。这时便需的函数，计算复杂，工程中采用简化公式要对换热器根据设计参数进行输入输入参数计算。Q=KAt(3)1换热器传热原理分析式中一换热器传热系数；△t——两种介质之间的平均温差。换热器按传热原理可分为表面式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热

4、、直接接触式换热其中，K=JJkdF对于已知传热器，在相对稳0器。其中表面式换热器最为典型，应用也最为广定的工况下，K是个定值，可以通过设计值获得。泛。本文就表面式换热器传热原理进行分析。在两种介质均不发生相变的情况下，两种介换热器的传热方程式一般可写为：质之间的平均温差△f可表示为以下形式：FrQ=JkAtdF(1)(4)J0u式中Q——热负荷；——任一微元传热处的传热系数；其中，是换热器两种介质进出口温上海电力2016年第6期差的大者和小者。对于热平衡方程式(式(2))，工程计算中一般不考虑传热过程热损失，于是式(2)可表示为：Q。=Q(5)其

5、中，Q。和Q都可以通过介质的焓值和比热进行计算。Q1=M1(t1一t”1)=M2(t2一t”2)=Q2(6)Q1=Mlc1(tl—t”1)=M2c2(t2一t”2)=Q2(7)其中，。，分别表示高温介质和低温介质的质量流量，i，i”，i：，i”：分别表示高温介质和低温介质的进出口比焓，t，t”，t2，t”2分别表示高温介质和低温介质的进出口温度，C。，c分别表否示高温介质和低温介质的比热。综上所述，关于换热器传热过程，可以获得以下方程组：Q=Q=Q：Q=KAtQl=M1(il—i”1)=Mlc1(t2一t”2)图2二分法求解超越方程流程图Q2=M2

6、(2一i”)=c(f一t”)(8)表1某电厂参数传热容／(Kw／℃)：△且x给水比热／(M／kg~)，凡一△ffIli烟气比热／(kJ／kg℃)进口水温／℃2换热器计算建模给水流量／(h)引人热水水温／qC舛舛¨儿Ⅲ坞弘¨鳃m对于方程组式(8)，结合实际问题，通常对于进口烟温／℃烟气流量／(h)换热器的设计传热系数K是知道的，同时对于高原出口烟温／℃温和低温介质的进口参数也是知道的，需要计算要求出口烟气温度／℃的是通过改变换热器进口参数来保证出口参数满计算结果如图3所示。足一定要求，即在一定工况下，给定某个出口参数，求解某一控制进口参数。结合式(8

7、)，计算过程实际是求解超越方程．厂()=0的过程。·超越方程一般有两种解法：二分法，迭代法J。迭代法比较复杂，本文采用二分法。采用二分法求解超越方程流程如图2所示。3matlab计算实现本文采用的某电厂参数如表1所示，要求通过控制省煤器进口水温，保证省煤器出口烟温稳引入热水流量／t／h定在310℃。控制省煤器进口水温的方法是引出一部分冷水同时引入相同流量的热水进行混合。图3matlab计算结果2016年第6期上海电力41基于红外、振动联合检测的35kV母排缺陷诊断刘宇，王佩琦。，楼彪，田昊洋(1．国网上海市电力公司恒能集团上海电力高压实业有限公司，

8、上海200331；2．国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200431)摘要：某220kV变电站35kV开关室内存在异响