[发明专利]一种基于最优质量流速的CO2气体冷却器优化设计方法

摘要

本发明提供一种基于最优质量流速的CO₂气体冷却器优化设计方法，包括：第一步：建立一个离散的数据库。第二步：对数据库中的每一个工况点，初步确定出气体冷却器的换热面积。第三步：对初步确定换热面积的气体冷却器，根据已经确定的换热面积计算出相应的换热管的长度。第四步：针对上述的每一种质量流速情况进行数学模拟，得到每种情况质量流速情况下的最优排气压力值。第五步：得到该种质量流速情况下的最优能效比，比较上述计算得出的最优能效比，选出其中最优能效比最大的设计方案，即得到在确定换热面积时的最优质量流速下的气体冷却器优化设计方案。

主权项

1.一种基于最优质量流速的CO₂气体冷却器优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：根据蒸发温度最小值T_e1、出水温度最小值T_w,out1、CO₂质量流量最小值蒸发温度最大值T_e2、出水温度最大值T_w,out2、CO₂质量流量最大值以及温度测量精度ΔT和质量流量测量精度建立一个离散的数据库；第二步：对数据库中的每一个工况点，参考最优排气压力公式，设定为该工况点的排气压力，通过压缩机数学模型计算得到压缩机的质量流量和排气温度，同时根据CO₂气体冷却器进水温度，设定5℃换热温差下气体冷却器出口的CO₂温度，计算得到CO₂侧的换热量；根据设定的进出水温度，计算得到水的质量流量；由换热方程初步确定CO₂气体冷却器的换热面积；在确定CO₂气体冷却器换热面积之后，考虑CO₂质量流速所造成的压力变化对系统参数造成的影响，对确定换热面积的CO₂气体冷却器的几何结构进行优化设计；第三步：对初步确定换热面积的CO₂气体冷却器，改变几何结构并以此来改变在相同运行工况下CO₂气体冷却器内的质量流速；第四步：针对每一种质量流速情况进行数学模拟，得到每种质量流速下的最优排气压力值；第五步：经过上述对CO₂气体冷却器数学模型的计算，得到最优压力状况下的CO₂气体冷却器进出口温度与压力值，自动获得压缩机排气状态焓值h₂和CO₂气体冷却器出口状态焓值h₃，h₁为测得的压缩机吸气状态焓值；从而得到该种质量流速情况下的最优能效比，COP(i)＝(h₂‑h₃)/(h₂‑h₁)；比较经过上述计算得到的所有质量流速情况下的COP(i)选出其中最优的COP_max，得到数据库中每一个工况点基于最优质量流速下的气体冷却器优化设计方案。