换热设备动态特性的预测方法及步骤

换热设备动态特性的预测方法及步骤

通过进行试验、理论研究分析这两种方式方法可测定、预测换热设备的动态发展特性。

试验时，可采取时间城法，人为地输入一个特定的扰动（阶跃或矩形脉冲），用快速记录仪等测定设备输出的阶跃响应或脉冲响应，然后根据响应曲线求得换热设备的动态模型;或者采取频率城法，以专用的信号发生器输人正弦波，测定其输出的频率特性。 阶跃响应曲线可以直接反映设备的动态特性，测试方法简单，因此阶跃响应法的应用较为普遍..然而，这些测试方法需要的输入装置的更显著扰动（步骤扰动振幅通常为10％至额定负载的15％，矩形脉冲的振幅高达额定负载的20％至30％），该装置当到测试从正常状态工作状态，该装置可以使从影响正常生产正常操作条件过度偏离，它们属于的离线识别的类别。此外，还有就是一种近年来为工业发展生产所采用的统计分析方法，这种教学方法研究只是一个输入作为一种通过随机信号（即随时间而随机变化的信号，如白噪声之类），该信号加在设备上不致造成设备过大地偏离正常工作运行状态。这种方法有时不能添加的专用信号，直接用大量记录在统计分析的正常操作条件，以获得所述输出和输入之间的关系的数据。对于企业应用研究计算机系统控制的换热设备来讲，也可利用计算机自动处理大量相关信息，进行比较复杂的运算，得到提高设备的动态特性。 因此，这种统计方法属于在线识别的范畴，对生产影响很小或没有影响。

从内部热交换器的物理过程设备的分析起始理论分析，建立即基本动态方程的动态过程之间的关系，的参数（或动态模型），然后按照公知的热交换设备中的数据，包括热力学计算数据，计算流体动力学大小钢结构的动态方程的数目等的系数的计算模型方程，和，或根据本动力过程的计算装置上一个数学模型来模拟的热交换器中，即动态过程模拟。此法的具体步骤是：

1.确定建立动态模型的目的和范围

随着网络模型的用途不同，换热设备动态分析模型的复杂程度差异具有极大.例如，在实际的换热设备而言，诸如电站锅炉容量台中，专业的锅炉的动态特性的研究中，锅炉将被建模分为其阶模型的十几方面通常至多到几十百个排名：当电力系统的动态特性，在锅炉的系统可以被视为一个单一的组成部分，可以低到2阶模型来描述。

2.提出合理的简化假设

换热设备的实际发展过程是非常具有复杂的，它既沙及到介质的流动，介质与金属晚的传热,又涉及到不同介质及能量的蓄存与释放，以及通过工质的状态进行参数发生变化等。 因此，根据实际传热设备的结构、传热方式和介质的性质，如果千环形成简化的物理类型，则应将设备分为简化的物理类型，然后从每个环节内部的热物理过程出发，把握过程的主要特点和本质，提出一些现实的假设，使问题得到合理简化，建立反映动态过程的数学表达式。换热设备的动态特性起着热物理过程中起主要作用，所以我们必须第一热交换器的物理过程进行了分析，然后在此基础上，考虑其他因素，建立完善的数学模型。

3.建立动态数学模型

应用描述流动及换热过程的动量、质量和能量守恒方程，蓄热方程，传热方程，状态方程等建立各个参量之间的关系，组成动态方程组，即动态数学模型。

4.选取计算方法井确立仿真模型

按模型的类别选取方程组的求解方法，并根据所选取的求解方法作出相应的数学表达式（仿真模型）.如对线性模型可采用差分、积分法或者传递函数法，对非线性模型选用数值积分法。

5.编程

根据仿真模型，编制。，上机程序，在计算机上进行换热设备动态过程的仿真。

6.模型的完善化

将换热设备理论模型的仿真结果与现场动态试验数据（或曲线）相对照。因为建模时对实际的热工过程作了简化假设,因此按理论计算得到的动态特性有--定的近似性,应分析它是否合理并与精度较高的试验曲线比较，若偏离超过允许的误差，则需婴修改理论模型直到合乎实际的要求，使模型完善化。

精度较高的试验模型虽是理论模型的检验依据，然而，当换热设备及其控制系统尚处于设计阶段时，不可能得到试验模型，而只能根据理论模型进行设计分析和运行工况的仿真研究。还有，对于进行试验有困难的场合也只有采用理论模型。因为理论计算法主要是以计算机为工具，不受现场试验条件限制，在机上进行设备各种I.况的仿真试验，对生产不会造成影响和损失，而且投资少， 易于实现。 特别是对于大型换热设备，采用理论计算法具有突出的优点。囚此理论计算方法具有实用价值。

计算技术的发展和计算机的广泛应用，给理论计算换热设备的动态特性创造了良好的条件，使建立更接近实际的理论模型，在计算机上更逼真地模仿设备的动态过程成为可能，为设计和研究提供可靠的依据。目前，在工业发达的国家（如美国、苏联、日本、法国等）已将动态特性计算列人换热设备设计中不可缺少的部分。在我国,对换热设备动态特性的研究也做了不少工作,有关设计和生产部门开始加以重视,并将研究成果应用于实际。