[发明专利]一种基于两点边值测量下冷却塔填料热力性能计算方法

说明书

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T_a和湿度比X，填料顶部即z＝H的水温度T_w和质量流率m_w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：