本發(fā)明是一種變換熱量的冷卻過程的混液調(diào)溫方法，屬于熱交換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱交換器的工作過程：冷熱流體通過換熱器進(jìn)行熱量交換，冷流體的吸熱量恒等于熱流體的放熱量。應(yīng)用實(shí)例模型中，換熱器是作為空氣冷卻器使用，也就是說，列管換熱器，置于空氣流通的風(fēng)道內(nèi)，列管豎置，流動(dòng)的熱空氣橫掠多排管束。低溫載冷劑在管內(nèi)流動(dòng)，低流入、高流出。對(duì)熱空氣而言，流速v一定，則單位時(shí)間流經(jīng)的空氣流量一定。工程條件空氣入口溫度有多個(gè)工況，如20度，0度，-10度，而出口溫度也不一定，分多個(gè)工況，如-25度，-55度等，那么空氣流經(jīng)換熱器所需的放熱量Q1是個(gè)變量，Q1＝c×m×Δt。式中，c是流體的熱物理特性參數(shù)，m是流量，Δt是進(jìn)出口溫差。為了滿足熱流體的多種工況，需要冷流體的吸熱量隨著熱流體的放熱量的改變而改變。對(duì)于冷流體而言，其吸熱量Q2＝c×m×Δt，可調(diào)節(jié)量是流量m和出口溫差Δt，如果調(diào)節(jié)流量，即調(diào)節(jié)換熱器入口流速，則伴隨著也會(huì)改變換熱器的換熱性能和效率。因?yàn)閾Q熱器的換熱量Q3＝k╳A╳△t，k是對(duì)流換熱系數(shù)，A是有效換熱面積，Δt是進(jìn)出口溫差，對(duì)于既定的換熱器而言，A是定值；如果流體流速恒定，那么對(duì)流換熱系數(shù)k是定值；如果流體流速是變量，那么代表流動(dòng)特性的雷諾數(shù)Re普朗特?cái)?shù)Pr格朗肖夫數(shù)Gr均是變量，其對(duì)流換熱系數(shù)k也是變量，且k與v呈復(fù)雜的非線性關(guān)系。對(duì)于調(diào)節(jié)流量的過程，是個(gè)復(fù)雜的過程，不易實(shí)現(xiàn)。
例如：熱空氣的放熱量，工況1時(shí)，Q1是100kW,即Q2＝Q1，則需冷流體的流量為20m3/min，其經(jīng)過換熱面的流速為2m/s；而當(dāng)熱空氣的放熱量，工況2時(shí)，是80kW，即Q2＝Q1，則需冷流體的流量為16m3/min，其經(jīng)過換熱面的流速為1.8m/s。可以看出，流體流速是變量，那么，換熱器的對(duì)流換熱系數(shù)k會(huì)隨著v呈復(fù)雜的非線性關(guān)系。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題而設(shè)計(jì)提供了一種變換熱量的冷卻過程的混液調(diào)溫方法，其目的是通過調(diào)節(jié)冷流體在熱交換器的進(jìn)出口溫差代替調(diào)節(jié)冷流體流量，大大簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)換熱量的控制原理，提高了工藝調(diào)節(jié)過程的精度與響應(yīng)速度。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
該種變換熱量的冷卻過程的混液調(diào)溫方法，該變換熱量的冷卻循環(huán)的過程為：冷流體經(jīng)管道(3)由恒低溫儲(chǔ)罐(1)、截止閥Ⅰ(2)、循環(huán)泵(4)流至熱交換器(5)，在熱交換器(5)完成熱量變換后再經(jīng)過截止閥Ⅱ(6)流回至恒低溫儲(chǔ)罐(1)，在該回路中，在循環(huán)泵(4)的入口處設(shè)置有溫度測(cè)點(diǎn)和流量測(cè)點(diǎn)，其特征在于：在截止閥Ⅰ(2)和循環(huán)泵(4)之間的管道(3)上，設(shè)置一個(gè)三通Ⅰ(7)形成一個(gè)回液分支路，回液分支路的另一端通過另一個(gè)三通Ⅱ(8)連接在截止閥Ⅱ(6)和恒低溫儲(chǔ)罐(1)之間的管道(3)上，回液分支路上設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ(9)和截止閥Ⅲ(10)，回液分支路中冷流體的流向是從三通Ⅱ(8)流向三通Ⅰ(7)，另外，在三通Ⅱ(8)和恒低溫儲(chǔ)罐(1)之間的管道(3)上再設(shè)置一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ(11)和截止閥Ⅳ(12)；
上述兩個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ(9)和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ(11)的開度之和等于1。
本發(fā)明方法中，放棄了對(duì)冷流體的流量調(diào)節(jié)，改用調(diào)節(jié)溫差，即調(diào)節(jié)冷流體在熱交換器(5)入口的溫度，入口溫度的變化使出口的溫度和兩者的溫差產(chǎn)生相應(yīng)的變化，以達(dá)到調(diào)節(jié)冷流體吸熱量的目的，滿足工程使用要求。該方法的實(shí)施方式是在原有的循環(huán)回路中，加設(shè)一路回液分支路(7)，使經(jīng)過在熱交換器(5)以后的一部分流體重新流回至循環(huán)泵(4)的入口，通過流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ(9)和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ(11)的開度來調(diào)節(jié)回流冷流體的流量，以得到不同的熱交換器(5)入口的溫度，從而得到不同的出口的溫度和兩者的溫差，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)冷流體換熱量的調(diào)節(jié)，滿足工程使用要求。
因?yàn)閾Q熱量Q3＝k╳A╳△t，對(duì)于既定的換熱器而言，A是定值；本方法中設(shè)計(jì)流經(jīng)熱交換器(5)的冷流體流量恒定即流速恒定，那么對(duì)流換熱系數(shù)k是定值；調(diào)節(jié)溫差Δt，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)換熱量Q3的目的。
兩個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ(9)和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ(11)的開度之和等于1是為了保證重新流回至循環(huán)泵(4)的入口的冷流體流量滿足控制要求。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法所述冷卻循環(huán)過程的示意圖
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述：
參見附圖1所示，該種變換熱量的冷卻過程的混液調(diào)溫方法，該變換熱量的冷卻循環(huán)的過程為：冷流體經(jīng)管道3由恒低溫儲(chǔ)罐1、截止閥Ⅰ2、循環(huán)泵4流至熱交換器5，在熱交換器5完成熱量變換后再經(jīng)過截止閥Ⅱ6流回至恒低溫儲(chǔ)罐1，在該回路中，在循環(huán)泵4的入口處設(shè)置有溫度測(cè)點(diǎn)和流量測(cè)點(diǎn)，其特征在于：在截止閥Ⅰ2和循環(huán)泵4之間的管道3上，設(shè)置一個(gè)三通Ⅰ7形成一個(gè)回液分支路，回液分支路的另一端通過另一個(gè)三通Ⅱ8連接在截止閥Ⅱ6和恒低溫儲(chǔ)罐1之間的管道3上，回液分支路上設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9和截止閥Ⅲ10，回液分支路中冷流體的流向是從三通Ⅱ8流向三通Ⅰ7，另外，在三通Ⅱ8和恒低溫儲(chǔ)罐1之間的管道3上再設(shè)置一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ11和截止閥Ⅳ12；
上述兩個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ11的開度之和等于1。
工作過程中，冷流體流經(jīng)熱交換器5后吸收熱量。根據(jù)不同的工況，冷流體的放熱量也會(huì)不同。圖中所示，冷流體在經(jīng)過熱交換器5后從三通Ⅱ8分為兩個(gè)回液分為兩個(gè)支路，其中一分支路流回至循環(huán)泵4前與低溫供液路匯合于三通Ⅰ7，另一分支路流回到恒低溫儲(chǔ)罐1中?；匾悍种?中冷流體的流向是從三通Ⅱ8流向三通Ⅰ7，另外，在三通Ⅱ8和恒低溫儲(chǔ)罐1之間的管道3上再設(shè)置一個(gè)流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ11和截止閥Ⅳ12。通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9的開度來調(diào)節(jié)回液分支路7的回液流量，得到不同的冷流體的入口溫度，從而冷流體的熱交換器5前后溫差Δt不同，熱交換器的換熱量不同，滿足不同工況的換熱要求。
循環(huán)回路中，在循環(huán)泵4前設(shè)置一個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)，采集此處溫度，并用它作為反饋信號(hào)，編入控制程序來控制流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9的開度。流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ11均為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥或是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ11可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，即兩閥開度比例的總合等于1，其中流量調(diào)節(jié)閥Ⅰ9為主控閥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法通過調(diào)整調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥的開度，以獲得熱交換器不同的換熱量，大大簡(jiǎn)化了調(diào)節(jié)換熱量的控制原理，提高了工藝調(diào)節(jié)過程的精度與響應(yīng)速度。