CN109342063A - 一种换热器热流输入温度的确定方法 - Google Patents

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Abstract

一种换热器热流输入温度的确定方法，换热器包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；分别向第一介质通道和第二介质通道供给第一介质和第二介质，第一介质和第二介质通过管体的管壁换热，第一介质温度高于第二介质的温度；根据第二介质的出口温度，第二介质通道内的第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，在第一介质通道内的第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积，第二介质的入口温度确定换热器热流的输入温度。

Description

一种换热器热流输入温度的确定方法
技术领域
本发明涉及推力测量技术领域，尤其是一种换热器热流输入温度的确定方法。
背景技术
换热器又称热交换器，是冷热流体间进行换热的设备，在化工、石油、动力、食品等部门，换热器广泛用作加热器、冷却器和冷凝器。对于发动机试车台，换热器也是关键部件，其用于加热发动机模拟实验的进气，在发动机多状态验证试验中，要求一组进气参数达到一个状态点的设定值并稳定后，记录其性能参数和/或考核其性能后进入下一个状态点的试验，现有使用换热器加热发动机模拟实验的进气时，没有准确的方法确定换热器热流输入温度的方法，只能通过多次更换换热器热流输入温度的方式保证换热器冷流输出温度达到预定值，导致试验时间大幅增长，试验成本大幅提高，同时也造成了能源浪费。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种换热器热流输入温度的确定方法。
本发明的技术解决方案是：一种换热器热流输入温度的确定方法，换热器包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；分别向第一介质通道和第二介质通道供给第一介质和第二介质，第一介质和第二介质通过管体的管壁换热，第一介质温度高于第二介质的温度；
根据第二介质的出口温度，第二介质通道内的第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内的第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质的入口温度，确定按照试验预定值，第一介质的供给温度，具体为通过换热器热流输入温度公式确定换热器第一介质的供给温度，换热器热流输入温度公式为
式中：Thi为第一介质的入口温度，单位为K；Tco为第二介质的出口温度，单位为K，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；cpc为第二介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hh为管体内壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Asi为整个管体的内壁面积，单位为m2，为已知量；mh为在第一介质通道内的第一介质的质量，单位为kg，为已知量；cph为第一介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hc为管体外壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Ase为整个管体的外壁面积，单位为m2，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；Tci为第二介质的入口温度，单位为K，为已知量。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的换热器热流输入温度的确定方法，通过大量的试验数据以及创造性的对数据曲线拟合，确定了高准确度的换热器热流输入计算公式，能够准确确定的换热器热流输入温度，大幅缩短试验时间，降低了试验成本，避免了能源浪费。
附图说明
图1为本发明的换热器热流输入温度的确定方法中换热器局部结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“抵接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种换热器热流输入温度的确定方法，所述换热器包括管体10和壳体20，所述管体10位于所述壳体20的内部，所述管体10的内部构成第一介质通道，所述管体10的外壁与所述壳体20的内壁之间的空间形成第二介质通道；分别向所述第一介质通道和第二介质通道供给第一介质和第二介质，所述第一介质和第二介质通过所述管体10的管壁实现换热，第一介质温度高于第二介质的温度；
根据第二介质的出口温度，第二介质通道内的第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内的第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质的入口温度，确定按照试验预定值，第一介质的供给温度，具体为通过换热器热流输入温度公式确定换热器第一介质的供给温度，换热器热流输入温度公式为
式中：Thi为第一介质的入口温度，单位为K；Tco为第二介质的出口温度，单位为K，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；cpc为第二介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hh为管体内壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Asi为整个管体的内壁面积，单位为m2，为已知量；mh为在第一介质通道内的第一介质的质量，单位为kg，为已知量；cph为第一介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hc为管体外壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Ase为整个管体的外壁面积，单位为m2，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；Tci为第二介质的入口温度，单位为K，为已知量。
优选的，使用所述换热器热流输入温度的确定方法进行发动机多状态模拟试验时，第一介质通道的入口通过管路与热气源连通，出口与外界连通，第二介质通道的入口与发动机进气模拟气源连通，出口与被试发动机的进气口连通。使用所述换热器热流输入温度的确定方法进行发动机多状态模拟试验具体方法为：分别向所述第一介质通道和第二介质通道供给热气流和发动机进气模拟气，热气流在第一介质通道内流通，发动机进气模拟气在第二介质通道内流通，热气流和发动机进气模拟气通过所述管体10的管壁换热。优选的，热气流的温度为600K-1050K，根据换热器热流输入温度公式确定热气流的供给温度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种换热器热流输入温度的确定方法，其特征在于，换热器包括管体和壳体，管体位于壳体内部，管体内为第一介质通道，管体的外壁与壳体的内壁之间的空间形成第二介质通道；分别向第一介质通道和第二介质通道供给第一介质和第二介质，第一介质和第二介质通过管体的管壁换热，第一介质温度高于第二介质的温度；
根据第二介质的出口温度，第二介质通道内的第二介质的质量，第二介质的定压比热，管体内壁对流换热系数，整个管体的内壁面积，第一介质通道内的第一介质的质量，第一介质的定压比热，管体外壁对流换热系数，整个管体的外壁面积和第二介质的入口温度，确定按照试验预定值，第一介质的供给温度，具体为通过换热器热流输入温度公式确定换热器第一介质的供给温度，换热器热流输入温度公式为
式中：Thi为第一介质的入口温度，单位为K；Tco为第二介质的出口温度，单位为K，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；cpc为第二介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hh为管体内壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Asi为整个管体的内壁面积，单位为m2，为已知量；mh为在第一介质通道内的第一介质的质量，单位为kg，为已知量；cph为第一介质的定压比热，单位为J/kg·K，为已知量；hc为管体外壁对流换热系数，单位为W/(m2·K)，为已知量；Ase为整个管体的外壁面积，单位为m2，为已知量；mc为在第二介质通道内的第二介质的质量，单位为kg，为已知量；Tci为第二介质的入口温度，单位为K，为已知量。
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