CN112504707B - 评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质 - Google Patents

评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质，包括：获取换热器的监测参数；基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据；根据评价数据评价换热器的性能。本发明通过对换热器的评价数据进行计算，使通风系统试验由“定性评价”转为“定量评价”，可准确验证换热器性能是否满足设计要求。另外，本发明明确了可执行试验的外界工况，减弱对设计工况窗口的依赖，且还能保证在试验工况下的试验数据在推广至设计工况下仍然有效，解决了核电厂建设项目中，通风系统换热器试验对外界环境苛刻要求的问题。

Description

评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质
技术领域
本发明涉及核电厂通风系统换热器的技术领域，更具体地说，涉及一种评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质。
背景技术
目前，核电厂通风系统换热器性能试验要求在“尽可能接近”设计工况下执行，设定试验前提条件为：室外温湿度接近设计参数，且夏季工况下房间内热负荷最大，若冷冻水调节阀稳定、未全开且厂房各房间温度稳定在设计范围内，则定性地认为试验合格，此方法虽简单易执行，但是缺乏定量的理论数据支撑，无法验证换热器性能是否满足设计要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种评价通风系统换热器性能的方法，包括：
获取换热器的监测参数；
基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据；
根据所述评价数据评价所述换热器的性能。
优选地，所述评价数据包括：换热器的总传热系数；
所述监测参数包括：金属热阻、水侧换热阻、空气侧盘管湿表面换热阻、进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气体积流量、水体积流量、饱和压力、大气压力、空气比热容、进口空气密度、水密度、水比热容。
优选地，所述方法还包括：
判定所述换热器的类型；所述换热器的类型包括：冷却换热器和加热换热器。
优选地，若所述换热器为冷却换热器，所述评价数据为所述冷却换热器的总传热系数；
所述基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据包括：
根据所述监测参数，计算所述冷却换热器的性能参数；
根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量；
根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量；
根据所述冷却换热器的性能参数、所述设计条件下的空气质量流量、所述设计条件下的水质量流量，获得所述冷却换热器的总传热系数。
优选地，所述基于所述监测参数，计算所述冷却换热器的性能参数包括：
根据所述金属热阻、所述水侧换热阻、所述空气侧盘管湿表面换热阻、以及所述空气比热容，计算得到所述冷却换热器的性能参数。
优选地，所述根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量、以及所述进口空气密度，计算得到所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量。
优选地，所述根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量包括：
根据所述水密度和所述水体积流量，计算得到所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量。
优选地，所述根据所述冷却换热器的性能参数、所述设计条件下的空气质量流量、所述设计条件下的水质量流量，获得所述冷却换热器的总传热系数包括：
根据所述冷却换热器的性能参数，并利用空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值、出口空气焓值、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值和所述设计条件下的空气质量流量，计算所述冷却换热器空气侧的传热量；
根据所述进口水温、所述出口水温、所述设计条件下的水质量流量、以及所述水比热容，计算所述冷却换热器水侧的传热量；
根据所述冷却换热器空气侧的传热量、所述冷却换热器水侧的传热量、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，获得所述冷却换热器的总传热系数。
优选地，所述根据所述冷却换热器空气侧的传热量、所述冷却换热器水侧的传热量、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，获得所述冷却换热器的总传热系数包括：
根据所述冷却换热器空气侧的传热量和所述冷却换热器水侧的传热量，计算所述冷却换热器的总传热量；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，计算在设计条件下的对数平均焓差；
根据所述冷却换热器的总传热量和所述对数平均焓差，获得所述冷却换热器的总传热系数。
优选地，若所述换热器为加热换热器，所述评价数据为加热换热器的总传热系数；
所述基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据包括：
根据所述监测参数，计算所述加热换热器的空气质量流量；
根据所述监测参数，计算所述加热换热器的水质量流量；
根据所述监测参数、计算所述加热换热器的对数平均温差；
根据所述加热换热器的空气质量流量、所述加热换热器的水质量流量、所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数。
优选地，所述根据所述监测参数，计算所述加热换热器的空气质量流量包括：
根据所述空气体积流量、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、以及所述进口空气密度，计算所述加热换热器的空气质量流量。
优选地，所述根据所述监测参数，计算所述加热换热器的水质量流量包括：
根据所述水体积流量和所述水密度，计算所述加热换热器的水质量流量。
优选地，所述根据所述监测参数、计算所述加热换热器的对数平均温差包括：
根据所述进口水温、所述出口水温、所述进口空气温度和所述出口空气温度，计算所述加热换热器的对数平均温差。
优选地，所述根据所述加热换热器的空气质量流量、所述加热换热器的水质量流量、所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数包括：
根据所述加热换热器的空气质量流量、所述进口空气温度、所述出口空气温度和所述空气比热容，计算所述加热换热器空气侧的传热量；
根据所述加热换热器的水质量流量、所述进口水温度、所述出口水温度和所述水比热容，计算所述加热换热器水侧的传热量；
根据所述加热换热器空气侧的传热量和所述加热换热器水侧的传热量，计算所述加热换热器的总传热量；
根据所述加热换热器的总传热量和所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数。
优选地，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述冷却换热器的总传热系数与冷却换热器的总传热系数设计值进行比较；
判断所述冷却换热器的总传热系数是否大于或者等于所述冷却换热器的总传热系数设计值；
若是，则所述冷却换热器的性能达标，否则不达标。
优选地，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述加热换热器的总传热系数与加热换热器的总传热系数设计值进行比较；
判断所述加热换热器的总传热系数是否大于或者等于所述加热换热器的总传热系数设计值；
若是，则所述加热换热器的性能达标，否则不达标。
优选地，所述评价数据包括：平均换热量；
所述监测参数包括：进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气比热容、水比热容、出口空气湿球温度、通过换热器的空气含湿量差值、空气体积流量、水密度和水体积流量。
优选地，所述基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据包括：
根据所述监测参数，计算空气侧换热量；
根据所述监测参数，计算水侧换热量；
根据所述空气侧换热量、所述水侧换热量，计算所述平均换热量。
优选地，所述方法还包括：
判断当前工况；所述当前工况包括：湿工况和干工况。
优选地，所述空气侧换热量包括：冷却时空气侧换热量；
若当前工况为湿工况，所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、以及所述空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值；
根据所述出口空气温度、所述出口空气湿度、以及所述空气与焓值的关系式，计算出口空气焓值；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述空气体积流量、所述水比热容、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述出口空气湿球温度和所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
优选地，所述根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述空气体积流量、所述水比热容、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述出口空气湿球温度和所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气温度，计算空气质量流量；
根据所述空气质量流量、所述水密度、所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述出口空气湿球温度、以及所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
优选地，若当前工况为干工况，所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度和所述出口空气温度，获得进出口空气温度差；
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量；
根据所述空气质量流量、所述空气比热容和所述进出口空气温度差，计算所述冷却时空气侧换热量。
优选地，所述空气侧换热量还包括：加热时空气侧换热量；
所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量还包括：
根据所述进口空气温度和所述出口空气温度，获得进出口空气温度差；
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量；
根据所述进出口空气温度差、所述空气比热容和所述空气体积流量，计算所述加热时空气侧换热量。
优选地，所述根据所述监测参数，计算水侧换热量包括：
根据所述进口水温和出口水温，获得进出口水温度差；
根据所述水体积流量和所述水密度，计算水质量流量；
根据所述进出口水温度差、所述水比热容、所述水质量流量，计算所述水侧换热量。
优选地，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述空气侧换热量与所述水侧换热量作差，获得空气侧换热量与水侧换热量的差值；
将所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量作比较，获得所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值；
将所述平均换热量与换热量设计值作比较，获得所述平均换热量与换热量设计值的比值；
判断所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值是否在第一区间内，且所述平均换热量与换热量设计值的比值是否在第二区内；
若所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值在第一区间内、且所述平均换热量与换热量设计值的比值在第二区内，则所述换热器的性能达标，否则不达标。
本发明还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于根据所述存储器所存储的程序指令执行以上所述方法的步骤。
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
实施本发明的评价通风系统换热器性能的方法、电子设备和存储介质，具有以下有益效果：包括：获取换热器的监测参数；基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据；根据评价数据评价换热器的性能。本发明通过对换热器的评价数据进行计算，使通风系统试验由“定性评价”转为“定量评价”，可准确验证换热器性能是否满足设计要求。另外，本发明明确了可执行试验的外界工况，减弱对设计工况窗口的依赖，且还能保证在试验工况下的试验数据在推广至设计工况下仍然有效，解决了核电厂建设项目中，通风系统换热器试验对外界环境苛刻要求的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的评价通风系统换热器性能的方法的流程示意图；
图2是本发明换热器冷却盘管表面及流体介质参数变化示意图；
图3是本发明换热器加热盘管流体介质参数变化示意图；
图4是本发明换热器盘管换热示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
参考图1，图1为本发明提供的评价通风系统换热器性能的方法的流程示意图。
其中，本发明实施例提供的评价通风系统换热器性能的方法在试验前，室外环境条件需要满足以下条件：
在试验时，换热器进口空气温度与设计温度差不得超过7.5℃
Figure BDA0002782787780000081
Figure BDA0002782787780000082
冷却湿盘管进口空气相对湿度应在如下范围内：
Figure BDA0002782787780000083
换热器进口水温须调整至设计水温(与设计水温偏差±0.5℃内)
Figure BDA0002782787780000084
具体的，如图1所示，该评价通风系统换热器性能的方法可包括：
步骤S101、获取换热器的监测参数。
步骤S102、基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据。
步骤S103、根据评价数据评价换热器的性能。
本发明实施例中，评价数据包括：换热器的总传热系数或者换热器的平均换热量。
其中，对于采用换热器的总传热系数对换热器的性能进行评价时，需要根据换热器的类型分开计算换热器的总传热系数。
本发明实施例中，监测参数包括：金属热阻、水侧换热阻、空气侧盘管湿表面换热阻、进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气体积流量、水体积流量、饱和压力、大气压力、空气比热容、进口空气密度、水密度、水比热容。
进一步地，对于采用总传热系数对换热器性能进行评价的方法，在进行评价数据计算之前，先判定换热器的类型。其中，换热器的类型包括：冷却换热器和加热换热器。
实施例一：
如图2所示，为冷却换热器(冷却湿盘管)表面及流体介质参数变化示意图。
具体的，若换热器为冷却换热器，评价数据为冷却换热器的总传热系数。
在该实施例中，步骤S102：基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据包括：
步骤A1、根据监测参数，计算冷却换热器的性能参数。
其中，基于监测参数，计算冷却换热器的性能参数包括：
根据金属热阻、水侧换热阻、空气侧盘管湿表面换热阻、以及空气比热容，计算得到冷却换热器的性能参数。
具体的，对于换热器尺寸、设计及排列布置方式一定时，冷却换热器的性能参数固定不变，且可根据三个热阻比计算得到。即冷却换热器的性能参数满足：
Figure BDA0002782787780000091
C：换热器特性值kg·K/kJ；Rmw：金属热阻m2·K/W；Rw：水侧换热阻m2·K/W；Raw：空气侧盘管湿表面换热阻m2·K/W；cpa：空气比热容1.01kJ/(kg·K)；
Figure BDA0002782787780000092
进口表面温度℃(水膜表面的温度)；/>
Figure BDA0002782787780000093
入口水温℃；/>
Figure BDA0002782787780000094
出口表面温度℃；/>
Figure BDA0002782787780000095
出口水温℃；/>
Figure BDA0002782787780000096
盘管入口表面空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000101
盘管入口空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000102
盘管出口表面空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000103
盘管出口空气焓值kJ/kg。
而金属热阻、水侧换热阻、以及空气侧盘管湿表面换热阻分别可通过以下式子算得。
Figure BDA0002782787780000104
上式中，h1：空气侧换热系数W/(m2*K)；h2：水侧换热系数/(m2*K)；
h3：铜管换热系数W/(m2*K)；h4：水膜层换热系数W/(m2*K)；β：翅片系数；η：翅片效率。
因此，基于金属热阻、水侧换热阻、以及空气侧盘管湿表面换热阻可直接算出冷却换热器的性能参数。
步骤A2、根据监测参数，计算冷却换热器在设计条件下的空气质量流量。
其中，根据监测参数，计算冷却换热器在设计条件下的空气质量流量包括：根据进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量、以及进口空气密度，计算得到冷却换热器在设计条件下的空气质量流量。即冷却换热器在设计条件下的空气质量流量满足：
Figure BDA0002782787780000105
式中：mair：空气质量流量kg/s；Qair：空气体积流量m3/h；
Figure BDA0002782787780000106
进口空气密度kg/m3。
步骤A3、根据监测参数，计算冷却换热器在设计条件下的水质量流量。
具体的，根据监测参数，计算冷却换热器在设计条件下的水质量流量包括：根据水密度和水体积流量，计算得到冷却换热器在设计条件下的水质量流量。即冷却换热器在设计条件下的水质量流量满足：
Figure BDA0002782787780000111
式中：mwater：水质量流量kg/s；Qwater：水体积流量m3/h；ρwater：水密度kg/m3。
步骤A4、根据冷却换热器的性能参数、设计条件下的空气质量流量、设计条件下的水质量流量，获得冷却换热器的总传热系数。
具体的，步骤A4包括：
步骤A41、根据冷却换热器的性能参数，并利用空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值、出口空气焓值、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值。
其中，空气与焓值的关系式满足：
Figure BDA0002782787780000112
式中：
hair：空气焓值kJ/kg； cpG：干空气比热容kJ/(kg·K)；
Tair：空气温度℃；
Figure BDA0002782787780000113
空气相对湿度％；
ps：饱和压力hPa； p：大气压hPa；
ro：水汽化潜热kJ/kg； cpD：水蒸汽比热容kJ/(kg·K)。
因此，在测得进口空气温度、进口空气湿度后，将测量的进口空气温度和进口空气湿度代入公式7中，即可计算得到进口空气焓值；同理，在测得出口空气温度、出口空气湿度后，将测量的出口空气温度和出口空气湿度代入公式7中，即可计算得到出口空气焓值。进一步地，将进口表面空气焓值和进口表面空气温度代入公式7后，再代入公式1，并根据所计算得到的进口空气焓值计算得到进口表面空气焓值。同理，按照该方法也可计算得到出口表面空气焓值。
步骤A42、根据进口空气焓值、出口空气焓值和设计条件下的空气质量流量，计算冷却换热器空气侧的传热量。
步骤A43、根据进口水温、出口水温、设计条件下的水质量流量、以及水比热容，计算冷却换热器水侧的传热量。
具体的，冷却换热器空气侧的传热量满足：
空气侧：
Figure BDA0002782787780000121
冷却换热器水侧的传热量满足：
Figure BDA0002782787780000122
式中：
φair：空气侧传热量kW； φwater：水侧传热量kW；
mair：空气质量流量kg/s； mwater：水质量流量kg/s；
cpa：空气比热容kJ/(kg·K)； cpw：水比热容kJ/(kg·K)；
Figure BDA0002782787780000123
出口空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000124
出口水温℃；
Figure BDA0002782787780000125
进口空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000126
进口水温℃；
因此，根据公式4和公式5可直接计算出冷却换热器空气侧的传热量和水侧的传热量。
步骤A44、根据冷却换热器空气侧的传热量、冷却换热器水侧的传热量、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值，获得冷却换热器的总传热系数。
其中，根据冷却换热器空气侧的传热量、冷却换热器水侧的传热量、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值，获得冷却换热器的总传热系数包括：
根据进口空气焓值、出口空气焓值、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值，计算在设计条件下的对数平均焓差。
其中，在设计条件下的对数平均焓差满足：
Figure BDA0002782787780000127
式中：
Δhm：对数平均焓差kJ/kg；
Figure BDA0002782787780000131
入口空气焓值kJ/kg；/>
Figure BDA0002782787780000132
出口空气焓值kJ/kg；
Figure BDA0002782787780000133
入口表面空气焓值；/>
Figure BDA0002782787780000134
出口表面空气焓值kJ/kg。
进一步地，在计算得到根据冷却换热器空气侧的传热量和冷却换热器水侧的传热量后，即可计算冷却换热器的总传热量。其中，冷却换热器的总传热量满足：
Figure BDA0002782787780000135
根据冷却换热器的总传热量和对数平均焓差，获得冷却换热器的总传热系数。具体的，冷却换热器的总传热系数满足：
Figure BDA0002782787780000136
式中：
FKSwet：冷却换热器的总传热系数kg/s；φtotal：冷却换热器的总传热量kW；Δhm：冷却换热器的对数平均焓差kJ/kg。
在该实施例中，在计算得到冷却换热器的总传热系数后，即可根据冷却换热器的总传热系数进换热器的性能进行评价。
具体的，在该实施例中，步骤S103：根据评价数据评价换热器的性能包括：
步骤S103-11、将冷却换热器的总传热系数与冷却换热器的总传热系数设计值进行比较。
步骤S103-12、判断冷却换热器的总传热系数是否大于或者等于冷却换热器的总传热系数设计值。
步骤S103-13若是，则冷却换热器的性能达标，否则不达标。
实施例二：
如图3所示，为加热换热器流体介质参数变化示意图。
如图3所示，在该实施例中，评价数据为加热换热器的总传热系数。
具体的，在该实施例中，步骤S102基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据包括：
步骤B1、根据监测参数，计算加热换热器的空气质量流量。
其中，根据监测参数，计算加热换热器的空气质量流量包括：根据空气体积流量、进口空气温度、进口空气湿度、以及进口空气密度，计算加热换热器的空气质量流量。加热换热器的空气质量流量满足：
Figure BDA0002782787780000141
式中：
mair：空气质量流量kg/s；Qair：体积流量m3/h；
Figure BDA0002782787780000142
进口空气密度kg/m3。
需要说明的是，该实施例中，公式9与公式1相同。
步骤B2、根据监测参数，计算加热换热器的水质量流量。
其中，根据监测参数，计算加热换热器的水质量流量包括：根据水体积流量和水密度，计算加热换热器的水质量流量。加热换热器的水质量流量满足：
Figure BDA0002782787780000143
式中：
mwater：水质量流量kg/s；Qwater：体积流量m3/h；ρwater：水密度kg/m3。
需要说明的是，在该实施例中，公式10与公式3相同。
步骤B3、根据监测参数、计算加热换热器的对数平均温差。
其中，根据监测参数、计算加热换热器的对数平均温差包括：根据进口水温、出口水温、进口空气温度和出口空气温度，计算加热换热器的对数平均温差。加热换热器的对数平均温差满足：
Figure BDA0002782787780000151
/>
式中：
ΔTm：对数平均温差℃；
Figure BDA0002782787780000152
出口空气温度℃；/>
Figure BDA0002782787780000153
出口水温℃；
Figure BDA0002782787780000154
进口空气温度℃；/>
Figure BDA0002782787780000155
进口水温℃。
步骤B4、根据加热换热器的空气质量流量、加热换热器的水质量流量、对数平均温差，获得加热换热器的总传热系数。
其中，步骤B4包括：
B41、根据加热换热器的空气质量流量、进口空气温度、出口空气温度和空气比热容，计算加热换热器空气侧的传热量。
B42、根据加热换热器的水质量流量、进口水温度、出口水温度和水比热容，计算加热换热器水侧的传热量。
其中，加热换热器空气侧的传热量和加热换热器水侧的传热量满足：
空气侧：
Figure BDA0002782787780000156
水侧：
Figure BDA0002782787780000157
式中：
φair：空气侧传热量kW； φwater：水侧传热量kW；
mair：空气质量流量kg/s； mwater：水质量流量kg/s；
cpa：空气比热容kJ/(kg·K)； cpw：水比热容kJ/(kg·K)；
Figure BDA0002782787780000161
出口空气温度℃；/>
Figure BDA0002782787780000162
出口水温℃；
Figure BDA0002782787780000163
进口空气温度℃；/>
Figure BDA0002782787780000164
进口水温℃。
需要说明的是，该实施例中，公式11和公式4相同，公式12和公式5相同。
B43、根据加热换热器空气侧的传热量和加热换热器水侧的传热量，计算加热换热器的总传热量。
其中，加热换热器的总传热量满足：
Figure BDA0002782787780000165
需要说明的是，在该实施例中，公式13与公式6相同。
B44、根据加热换热器的总传热量和对数平均温差，获得加热换热器的总传热系数。
其中，加热换热器的总传热系数满足：
Figure BDA0002782787780000166
式中：
FKSheating：加热换热器的总传热系数kW/℃；φtotal：加热换热器的总传热量kW；ΔTm：加热换热器的对数平均温差℃。
具体的，在该实施例中，步骤S103、根据评价数据评价换热器的性能包括：
步骤S103-01、将加热换热器的总传热系数与加热换热器的总传热系数设计值进行比较。
步骤S103-02、判断加热换热器的总传热系数是否大于或者等于加热换热器的总传热系数设计值。
步骤S103-03、若是，则加热换热器的性能达标，否则不达标。
本发明通过对通风系统换热器在干工况和湿工况下具体的整体换热系数(即总传热系数)进行计算，并将该整体换热系数作为评价通风系统换热器性能的技术指标，使得通风系统试验由“定性评价”转为可靠的“定量评价”，试验结果更加可靠，有效解决了现有无法评价在非设计工况下执行试验的结果是否满足设计要求的问题；不仅明确了可执行试验的外界工况，大大减弱了对设计工况窗口的依赖，并保证在此试验工况下的试验数据在推广至设计工况下仍然有效；而且，还解决了核电建设项目中，通风系统换热器试验对外界环境苛刻要求的技术难题
进一步地，如图4所示，图4为换热器盘管换热示意图。
在该实施例中，换热器需要满足以下试验条件：
(1)空气流量与设计值偏差不超过10％；
(2)水流量与设计值偏差不超过10％；
(3)对于湿盘管需在有凝结水析出的工况下进行试验。
如图4所示，在该实施例中，评价数据为平均换热量。
具体的，在该实施例中，监测参数包括：进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气比热容、水比热容、出口空气湿球温度、通过换热器的空气含湿量差值、空气体积流量、水密度和水体积流量。
该实施例中，步骤S102、基于监测参数进行计算，获得换热器的评价数据包括：
步骤C1、根据监测参数，计算空气侧换热量。
进一步地，在进行空气侧换热量计算之前，先判断当前工况。其中，当前工况包括：湿工况和干工况。
进一步地，该实施例中，空气侧换热量包括：冷却时空气侧换热量。
若当前工况为湿工况，则步骤C1包括：
步骤C1-11、根据进口空气温度、进口空气湿度、以及空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值。
该实施例中，进口空气焓值可参考实施例一的计算方法，在此不再赘述。
步骤C1-12、根据出口空气温度、出口空气湿度、以及空气与焓值的关系式，计算出口空气焓值。
该实施例中，出口空气焓值可参考实施例一的计算方法，在此不再赘述。
步骤C1-13、根据进口空气焓值、出口空气焓值、空气体积流量、水比热容、进口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿球温度和通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
其中，步骤C1-13包括：
步骤C1-131、根据进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量以及进口空气温度，计算空气质量流量。
其中，该实施例中的空气质量流量的计算方法可参考公式2，即在测量进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量、以及进口空气密度后，利用公式2可直接算出空气质量流量。
步骤C1-132、根据空气质量流量、水密度、进口空气焓值、出口空气焓值、出口空气湿球温度、以及通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
该实施例中，冷却时空气侧换热量满足：
W1湿＝mair*[(h1-h2)-CpwΔdt’2 (公式16)。
式中：
W1湿：湿工况冷却时空气侧换热量；
t’2：出口空气湿球温度℃；
Δd：通过换热器的空气含湿量差值kg/kg干空气。
需要说明的是，公式16计算得到的冷却时空气侧换热量为湿干况条件下的空气侧换热量。
若当前工况为干工况，则步骤C1包括：：
步骤C1-21、根据进口空气温度和出口空气温度，获得进出口空气温度差。
其中，在干工况下，冷却时进出口空气温度差满足：
ΔT1＝Tinlet air-Toutlet air。
步骤C1-22、根据进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量。
干工况下的空气质量流量的计算方法可参考公式2，即在测量进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量、以及进口空气密度后，利用公式2可直接算出空气质量流量。
步骤C1-23、根据空气质量流量、空气比热容和进出口空气温度差，计算冷却时空气侧换热量。
在干工况下，冷却时空气侧换热量满足：
W1干＝mair*Cpa*ΔT1 (公式17)。
式中：
W1干：干工况冷却时空气侧换热量；
Cpa：空气比热容；
ΔT1：干工况下，冷却时进出口空气温度差。
进一步地，空气侧换热量还包括：加热时空气侧换热量。此时，步骤C1包括：
步骤C1-31、根据进口空气温度和出口空气温度，获得进出口空气温度差。
其中，加热时，进出口空气温度差满足：
ΔT2＝Toutlet air-Tinlet air。
步骤C1-32、根据进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量。
加热时，空气质量流量的计算方法可参考公式2，即在测量进口空气温度、进口空气湿度、空气体积流量、以及进口空气密度后，利用公式2可直接算出空气质量流量。
步骤C1-33、根据进出口空气温度差、空气比热容和空气体积流量，计算加热时空气侧换热量。
加热时空气侧换热量满足：
W1加＝mair*Cpa*ΔT2 (公式18)。
步骤C2、根据监测参数，计算水侧换热量。
其中，步骤C2包括：
步骤C21、根据进口水温和出口水温，获得进出口水温度差。
其中，进出口水温度差包括冷却时进出口水温度差和加热时进出口水温度差。
具体的，冷却时：
冷却时的进出口水温度差满足：
ΔT3＝Toutlet water-Tinlet water。
加热时：
加热时的进出口水温度差满足：
ΔT4＝Tinlet water-Toutlet water。
步骤C22、根据水体积流量和水密度，计算水质量流量。
该实施例中，水质量流量可参考公式3计算得到。
步骤C23、根据进出口水温度差、水比热容、水质量流量，计算水侧换热量。
同样地，水侧换热量也包括：冷却时水侧换热量和加热时水侧换热量。
其中，冷却时：
冷却时水侧换热量满足：
W2冷＝mwater*Cpa*ΔT3 (公式20)。
加热时：
加热时水侧换热量满足：
W2加＝mwater*Cpa*ΔT4 (公式20)。
步骤C3、根据空气侧换热量、水侧换热量，计算平均换热量。
需要说明的是，平均换热量的计算也分冷却时和加热时分别对应计算，即平均换热量包括冷却时平均换热量和加热时平均换热量。即冷却时平均换热量为冷却换热器的平均换热量，加热时平均换热量为加热换热器的平均换热量。其中，冷却时平均换热量包括：湿工况平均换热量和干工况平均换热量。即冷却换热器的平均换热量分为湿盘管平均换热量和干盘管平均换热量。
本发明实施例中，在执行步骤C1至步骤C3之前，先确定换热器的类型，若换热器为冷却换热器，则进一步确定冷却换热器为湿盘管换热器还是干盘管换热器，若是湿盘管换热器，则按照前述的湿工况计算对应的数据(参数)；若是干盘管换热器，则按照前述的干工况计算对应的数据(参数)；若是加热换热器，则按照前述的加热时计算对应的数据。
具体的，湿工况平均换热量(湿盘管平均换热量)满足：
Wm湿＝(W1湿+W2冷)/2。
干工况平均换热量(干盘管平均换热量)满足：
Wm干＝(W1干+W2冷)/2。
加热时平均换热量(加热换热器平均换热量)满足：
Wm加＝(W1加+W2加)/2。
进一步地，该实施例中，在算出各个平均换热量后，即可对换热器的性能进行评价。
具体的，该实施例中，步骤S103包括：
步骤S103-21、将空气侧换热量与水侧换热量作差，获得空气侧换热量与水侧换热量的差值；
步骤S103-22、将空气侧换热量与水侧换热量的差值与平均换热量作比较，获得空气侧换热量与水侧换热量的差值与平均换热量的比值；
步骤S103-23、将平均换热量与换热量设计值作比较，获得平均换热量与换热量设计值的比值；
步骤S103-24、判断空气侧换热量与水侧换热量的差值与平均换热量的比值是否在第一区间内，且平均换热量与换热量设计值的比值是否在第二区内；
步骤S103-25、若空气侧换热量与水侧换热量的差值与平均换热量的比值在第一区间内、且平均换热量与换热量设计值的比值在第二区内，则换热器的性能达标，否则不达标。
其中，该实施例中，第一区间为[-5％，5％]，第二区间为[-10％，10％]。
需要说明的是，对于不同的类型的换热器，取对应的数据进行比对。
以冷却湿盘管换热器为例：
判断是否满足-5％＜(W1湿-W2冷)/Wm湿＜5％，且-10％＜(Wm湿-WT湿)/WT湿＜10％，若是，则判定冷却湿盘管达标。其中，WT湿为冷却湿盘管的换热量设计值。
进一步地，本发明还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储程序指令，处理器用于根据存储器所存储的程序指令执行本发明实施例公开的方法的步骤。
进一步地，本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例公开的方法的步骤。
以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (22)

1.一种评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，包括：
获取换热器的监测参数；
基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据，其中先判定所述换热器的类型：
若所述换热器为冷却换热器，所述评价数据为所述冷却换热器的总传热系数，此时，根据所述监测参数，计算所述冷却换热器的性能参数；根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量；根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量；根据所述冷却换热器的性能参数、所述设计条件下的空气质量流量、所述设计条件下的水质量流量，获得所述冷却换热器的总传热系数；
若所述换热器为加热换热器，所述评价数据为加热换热器的总传热系数；此时，所述基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据包括：根据所述监测参数，计算所述加热换热器的空气质量流量；根据所述监测参数，计算所述加热换热器的水质量流量；根据所述监测参数、计算所述加热换热器的对数平均温差；根据所述加热换热器的空气质量流量、所述加热换热器的水质量流量、所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数；
根据所述评价数据评价所述换热器的性能；
所述监测参数包括：金属热阻、水侧换热阻、空气侧盘管湿表面换热阻、进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气体积流量、水体积流量、饱和压力、大气压力、空气比热容、进口空气密度、水密度、水比热容；
或者，所述评价数据包括：平均换热量；
所述监测参数包括：进口水温、出口水温、进口空气温度、出口空气温度、进口空气湿度、出口空气湿度、空气比热容、水比热容、出口空气湿球温度、通过换热器的空气含湿量差值、空气体积流量、水密度和水体积流量。
2.根据权利要求1所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述基于所述监测参数，计算所述冷却换热器的性能参数包括：
根据所述金属热阻、所述水侧换热阻、所述空气侧盘管湿表面换热阻、以及所述空气比热容，计算得到所述冷却换热器的性能参数。
3.根据权利要求2所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量、以及所述进口空气密度，计算得到所述冷却换热器在设计条件下的空气质量流量。
4.根据权利要求3所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数，计算所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量包括：
根据所述水密度和所述水体积流量，计算得到所述冷却换热器在设计条件下的水质量流量。
5.根据权利要求4所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述冷却换热器的性能参数、所述设计条件下的空气质量流量、所述设计条件下的水质量流量，获得所述冷却换热器的总传热系数包括：
根据所述冷却换热器的性能参数，并利用空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值、出口空气焓值、进口表面空气焓值和出口表面空气焓值；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值和所述设计条件下的空气质量流量，计算所述冷却换热器空气侧的传热量；
根据所述进口水温、所述出口水温、所述设计条件下的水质量流量、以及所述水比热容，计算所述冷却换热器水侧的传热量；
根据所述冷却换热器空气侧的传热量、所述冷却换热器水侧的传热量、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，获得所述冷却换热器的总传热系数。
6.根据权利要求5所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述冷却换热器空气侧的传热量、所述冷却换热器水侧的传热量、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，获得所述冷却换热器的总传热系数包括：
根据所述冷却换热器空气侧的传热量和所述冷却换热器水侧的传热量，计算所述冷却换热器的总传热量；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述进口表面空气焓值和所述出口表面空气焓值，计算在设计条件下的对数平均焓差；
根据所述冷却换热器的总传热量和所述对数平均焓差，获得所述冷却换热器的总传热系数。
7.根据权利要求1所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数，计算所述加热换热器的空气质量流量包括：
根据所述空气体积流量、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、以及所述进口空气密度，计算所述加热换热器的空气质量流量。
8.根据权利要求7所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数，计算所述加热换热器的水质量流量包括：
根据所述水体积流量和所述水密度，计算所述加热换热器的水质量流量。
9.根据权利要求8所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数、计算所述加热换热器的对数平均温差包括：
根据所述进口水温、所述出口水温、所述进口空气温度和所述出口空气温度，计算所述加热换热器的对数平均温差。
10.根据权利要求9所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述加热换热器的空气质量流量、所述加热换热器的水质量流量、所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数包括：
根据所述加热换热器的空气质量流量、所述进口空气温度、所述出口空气温度和所述空气比热容，计算所述加热换热器空气侧的传热量；
根据所述加热换热器的水质量流量、所述进口水温度、所述出口水温度和所述水比热容，计算所述加热换热器水侧的传热量；
根据所述加热换热器空气侧的传热量和所述加热换热器水侧的传热量，计算所述加热换热器的总传热量；
根据所述加热换热器的总传热量和所述对数平均温差，获得所述加热换热器的总传热系数。
11.根据权利要求1-6任一项所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述冷却换热器的总传热系数与冷却换热器的总传热系数设计值进行比较；
判断所述冷却换热器的总传热系数是否大于或者等于所述冷却换热器的总传热系数设计值；
若是，则所述冷却换热器的性能达标，否则不达标。
12.根据权利要求7-10任一项所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述加热换热器的总传热系数与加热换热器的总传热系数设计值进行比较；
判断所述加热换热器的总传热系数是否大于或者等于所述加热换热器的总传热系数设计值；
若是，则所述加热换热器的性能达标，否则不达标。
13.根据权利要求1所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述基于所述监测参数进行计算，获得所述换热器的评价数据包括：
根据所述监测参数，计算空气侧换热量；
根据所述监测参数，计算水侧换热量；
根据所述空气侧换热量、所述水侧换热量，计算所述平均换热量。
14.根据权利要求13所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述方法还包括：
判断当前工况；所述当前工况包括：湿工况和干工况。
15.根据权利要求14所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述空气侧换热量包括：冷却时空气侧换热量；
若当前工况为湿工况，所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、以及所述空气与焓值的关系式，计算进口空气焓值；
根据所述出口空气温度、所述出口空气湿度、以及所述空气与焓值的关系式，计算出口空气焓值；
根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述空气体积流量、所述水比热容、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述出口空气湿球温度和所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
16.根据权利要求15所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述空气体积流量、所述水比热容、所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述出口空气湿球温度和所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气温度，计算空气质量流量；
根据所述空气质量流量、所述水密度、所述进口空气焓值、所述出口空气焓值、所述出口空气湿球温度、以及所述通过换热器的空气含湿量差值，计算冷却时空气侧换热量。
17.根据权利要求15所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，若当前工况为干工况，所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量包括：
根据所述进口空气温度和所述出口空气温度，获得进出口空气温度差；
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量；
根据所述空气质量流量、所述空气比热容和所述进出口空气温度差，计算所述冷却时空气侧换热量。
18.根据权利要求13所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述空气侧换热量还包括：加热时空气侧换热量；
所述根据所述监测参数，计算空气侧换热量还包括：
根据所述进口空气温度和所述出口空气温度，获得进出口空气温度差；
根据所述进口空气温度、所述进口空气湿度、所述空气体积流量以及进口空气密度，计算空气质量流量；
根据所述进出口空气温度差、所述空气比热容和所述空气体积流量，计算所述加热时空气侧换热量。
19.根据权利要求13所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述监测参数，计算水侧换热量包括：
根据所述进口水温和出口水温，获得进出口水温度差；
根据所述水体积流量和所述水密度，计算水质量流量；
根据所述进出口水温度差、所述水比热容、所述水质量流量，计算所述水侧换热量。
20.根据权利要求13所述的评价通风系统换热器性能的方法，其特征在于，所述根据所述评价数据评价所述换热器的性能包括：
将所述空气侧换热量与所述水侧换热量作差，获得空气侧换热量与水侧换热量的差值；
将所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量作比较，获得所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值；
将所述平均换热量与换热量设计值作比较，获得所述平均换热量与换热量设计值的比值；
判断所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值是否在第一区间内，且所述平均换热量与换热量设计值的比值是否在第二区内；
若所述空气侧换热量与水侧换热量的差值与所述平均换热量的比值在第一区间内、且所述平均换热量与换热量设计值的比值在第二区内，则所述换热器的性能达标，否则不达标。
21.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；所述存储器用于存储程序指令，所述处理器用于根据所述存储器所存储的程序指令执行权利要求1-20中任意一项所述方法的步骤。
22.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-20中任意一项所述方法的步骤。
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