冷却系统瞬态换热仿真分析与冷却性能计算
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摘要
换热器在国防工业、化学工业、石油工业和航空航天工业中有着广泛的应用，应用的场合也越来越多。所以人们对换热器性能的研究也越来越得到重视。
当今换热器应用场合的改变，使得人们需要掌握其每时每刻的工作状况，这样就需要知道其动态变化的特性及参数。而我们以往对换热器性能的研究大多数都是停留在稳态上，这显然不能满足当今对换热器应用场合的需要。
从换热器工作的场合及经济性上考虑，例如有些场合不适合做实验，或者根本不允许做实验，以及实验成本太高等，所以计算机仿真就成为其了解换热器动态工作特性的有效手段。
本文对换热器整体建立数学模型，克服了以往数学模型需要进行线性化的缺点，利用MATLAB／SIMULINK软件，建立仿真模块，编写S函数，对其进行仿真。仿真模块及程序具有通用性，可以适应此类结构的不同参数的换热器仿真。
Heat exchanger has a wide application in national defense industry, chemical industry, petroleum industry and aerospace industry, the occasion of application is also increasing. So great importance has been attached to the performance study of heat exchanger.
With the change of application occasions of heat exchanger today, the working condition of every time and every moment of it should be known, so the characteristics and parameters of dynamic changes. But the past research just stayed in the steady state;; which obviously can not meet the needs of current heat exchanger applications.
Considering working condition and economics of heat exchanger, such as not suitable for experiment, not allowed to do experiments, high cost and so on. As a result computer simulation has become an effective method for dynamic characteristics study of heat exchanger.
In this paper, the overall mathematical model of heat exchanger, overcoming the need of linear of the traditional model, has been established. By using MATLAB/SIMULINK, building simulation module, writing S-function, simulation is done. The simulation module and program have versatility, which can adapt to simulation of different heat exchangers.
当今换热器应用场合的改变，使得人们需要掌握其每时每刻的工作状况，这样就需要知道其动态变化的特性及参数。而我们以往对换热器性能的研究大多数都是停留在稳态上，这显然不能满足当今对换热器应用场合的需要。
从换热器工作的场合及经济性上考虑，例如有些场合不适合做实验，或者根本不允许做实验，以及实验成本太高等，所以计算机仿真就成为其了解换热器动态工作特性的有效手段。
本文对换热器整体建立数学模型，克服了以往数学模型需要进行线性化的缺点，利用MATLAB／SIMULINK软件，建立仿真模块，编写S函数，对其进行仿真。仿真模块及程序具有通用性，可以适应此类结构的不同参数的换热器仿真。
Heat exchanger has a wide application in national defense industry, chemical industry, petroleum industry and aerospace industry, the occasion of application is also increasing. So great importance has been attached to the performance study of heat exchanger.
With the change of application occasions of heat exchanger today, the working condition of every time and every moment of it should be known, so the characteristics and parameters of dynamic changes. But the past research just stayed in the steady state;; which obviously can not meet the needs of current heat exchanger applications.
Considering working condition and economics of heat exchanger, such as not suitable for experiment, not allowed to do experiments, high cost and so on. As a result computer simulation has become an effective method for dynamic characteristics study of heat exchanger.
In this paper, the overall mathematical model of heat exchanger, overcoming the need of linear of the traditional model, has been established. By using MATLAB/SIMULINK, building simulation module, writing S-function, simulation is done. The simulation module and program have versatility, which can adapt to simulation of different heat exchangers.
引文
[1] 兰州化学工业公司化工机械研究所情报室．化工机械与设备国内外概况[J]．化工机械，1978，第2期：41-45
[2] 兰化公司化机所情报室化机组．换热联结构和传热过程的强化措施[J]．化工机械，1976，第4期：27～41
[3] 一机部石油机械研究所编．换热器-国外化与炼油设备发展概况之一，1971．
[4] 史美中，王中铮．热交换器原理与设计[M]．南京：东南大学出版社，1996
[5] 郑津洋，董其伍，桑芝富．过程设备设计[M]．北京：化学工业出版社，2001
[6] 秦叔经，叶文邦．换热器[M]．北京：化学工业出版社，2003
[7] 兰州石油机械所．换热器(中册)[M]．北京：加工出版社，1988
[8] 兰州石油机械所．管壳式换热器[M]．北京：中国石化出版社，1993
[9] JB／T4713-4723-92．换热器型式及基本参数
[10] 王骥程，祝和云．化工过程控制工程[M]．北京：化学工业出版社，1991，270—274．
[11] 吴旭光，杨惠珍，王新民．计算机仿真技术[M]．北京：化学工业出版社，2005
[12] 余国宗，胡修慈等．化工容器及设备[M]．天津：天津大学出版社，1988
[13] 靳明聪，程尚模等．换热器[M]．重庆：重庆大学出版社，1990
[14] 潘继红，田茂诚．管壳式换热器的分析与计算[M]．北京：科学出版社，1996
[15] 褚家瑞．当代管壳式和板式设备的技术进展[J]．石油化工设备，1992，2(3)
[16] 曹纬．国外换热设备新技术[J]．石油化工设备，1999，2(28)
[17] 马晓驰．国内外新型高效换热器[J]．化工进展，2001，(1)：49-51
[18] Kakac S,Bergle A E,Mayinger F. Heat Exchangers:Thermal-Hydraulic Fundamentals and Design[M]. Washington:Hemisphere Pub. Corp, 1981
[19] 钱颂文．换热器设计手册[M]．北京：化学工业出版，2002
[20] M N Roppo, E N Ganic. Time—ependent heat exchanger modeling[J]. Heat Transfer Engng, 1983, 4(2)： 42—46.
[21] D J Correa, J L Marchetti. Dynamic simulation of shell—and—robe heat exchangers[J]. Heat Transfer Engng, 1987, 8(1): 50—59．
[22] W Roetzel, Y Xuan. Transient behaviour of multipass shell—and—robe heat exchangers [J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 1992, 35 (3)：703—710.
[23] 吕崇德，任挺进，姜学智，程芳真等．大型火电机组系统仿真与建模[M]．北京：清华大学出版社．2002：1-8页,98-110页
[24] 杨世铭，陶文铨．传热学[M]．北京：高等教育出版社，1998
[25] 解增忠，张俊峰等．管壳换热器模型库及在换热网络仿真的应用[J]．系统仿真学报．2005，17(12)：2882-2887
[26] 罗雄麟．化工过程动态学[M]．北京：化学工业出版社，2005
[27] 刘巍等．冷换设备工艺计算手册[M]．北京：中国石化出版社，2003
[28] E.Irving, C.Miossec, J.Tassart, Towards efficient full automatic operation of the PWR steam generator with water level adaptive controllln Boiler dynamics and control in nuclear power stations[J]. BNES. London, 1980:3O9-323
[29] 崔怡．MATLAB5．3实例详解[M]．北京：航空工业出版社．2000
[30] 姚俊，马松辉．基于MATLAB6．X／SIMULINK建模与仿真[M]．西安：西安电子科技大学出版社，2002
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