弓型折流板换热器动态特性实验研究和神经网络预测.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：063092 弓型折流板换热器动态特性实验研究及神经网络预测I 李丹琳吴峰谢公南孙微唐凌虹王秋旺 (两安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安710049) 摘要 对水．油为换热工质的弓型折流板换热器动态特性进行了实验研究，研究了四种流量扰动方式下 水和油出121温度的动态响应。同时采用神经网络方法进行动态预测，并与实验结果进行对比验证，结 果表明：神经网络预测能够在短时问内达到高精度要求，足一种有效的工程研究途径。 关键词 弓型折流板换热器神经网络动态特性流量扰动 中图分类号：TKi24 文献标识码：A 1引言 弓型折流板换热器是使用最普遍的一种传统的管壳式换热器，流体按特定的通道流 动以改善其传热特性，在工业应用非常广泛【1．2】。换热器稳态设计过程揭示了流体在换热 过程中能量平衡关系和稳定的温度分布，而换热器动态特性的研究对予换热器热过程的 实时控制、优化及合理利用是十分必要的。由于折流板换热器结构较为复杂，理论上采 用数值模拟方法耗时较长，近年来，人工神经网络(简称ANN)方法由于其在解决非 线性问题上的优势，在热科学领域的应用越来越受到研究者关注【3枷。以水和油为换热 工质的换热设备广泛的应用于化工、石油及大型发电机的冷却技术中，而有关水油换热 器动态特性研究的相关文献鲜有公开的文献报道。本文通过实验研究的方法对弓型折流 板换热器在水油为换热工质系统的动态特性进行了实验研究，为相关换热设备的分析、 设计和改进其控制系统提供实验依据，在获得实验样本数据的基础上，采用ANN方法 进行动态预测，与实验数据进行对比验证。 2实验系统简介 本文所研究的系统以水油为换热工质系统，其中热流体油走壳侧，冷流体水走管侧。 具体实验系统回路示意如图l。 |-Ir嘉f=]二_-．电磁阗 r+：世—J1‘一，——’]。”j曼羞)jW．。 …i．，j一1-即—T]}r、?, m屯羁L——L一．II诫件j-山二·一l‘-二j ℃一iij! _…一一一，潍计 一 宅琏阀一、： ，卜』01 一p笋嚣_，。 一_一≥誓二≤L漤 7i-下1z景 ．--_--2_--22■：：二—=一： 流量计■．卜-五●_；永F．。：：懈走铣一。 图l实验系统，J：意幽 支持计划”资助项目(NCET-04．0938) 1539 油的温升通过油箱中的电加热器通电加热完成，油箱中布置了八个屯加热器，通过 政变l【l加热器的通电个数能够实现导热油维持在不同的温度上。实验系统采用的流量计 ’ 变送器测量，小流鬣扰动足通过控制同路奎7能阀门的开度束实现。 3实验结果与讨论 首先通过改变换热器单侧流量来研究换热器两侧出121的温度响应变化规律，具体的 实验‘r况为：水同路降低、升高流量扰动时换热器出口温度动态响应：油回路降低、升 高流量扰动时换热器出口温度动态响应。一般而言对于换热器动态特性的研究是建立在 换热器稳态基础上的，因此对于换热器的动态特性实验而言，应当在换热器实现近似热 平衡上施加各种扰动信号，以此测量换热器各个参数的动态响应特性。 本文实验系统能够实现实时数据采集及相应各指标参数的实时计算显示，当热平衡 偏差在小于7％范围内变动时即可认为换热