(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210977950.4 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 申请人 深圳利行 科技有限公司 (72)发明人 王中昊　周永诚　刘金福　于达仁　 李文峰　李中华　 (74)专利代理 机构 哈尔滨华夏松花江知识产权 代理有限公司 23213 专利代理师 于歌 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于传热的冷却塔建模方法 (57)摘要 一种基于传热的冷却塔 建模方法， 涉及冷却 塔建模技术领域。 本发明是为了解决现有冷却塔 模型涉及迭代计算无法满足优化需求， 而能够满 足优化需求的模 型准确性差的问题。 本发明所述 的一种基于传热的冷却塔建模 方法， 利用传热学 理论， 通过分析冷却塔内传热热阻及传热温差， 建立了基于散热量的冷却塔机理模 型， 与传统模 型所需进行大量迭代计算不同， 该模 型具有简化 的解析式， 无需进行迭代 计算； 同时， 将冷却塔的 几何性质归纳为常数， 仅仅只考虑冷却塔出入口 条件的变化， 注重冷却塔散热量与空气及冷却水 质量流量之间的关系， 因此， 该模型更加简单， 准 确性更高， 能够满足制冷机组运行优化过程中变 参数求解的需求。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115292846 A 2022.11.04 CN 115292846 A 1.一种基于传热的冷却塔建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一： 根据对流换热理论， 获得冷却塔内水与空气传热过程中水对流热阻Rw以及空气 对流热阻Ra的表达式： 其中， mw和ma分别为水和空气的质量， b1和b2均为常数且 S1和S2为表征各自热阻表达式比例关系的常数， cp1和cp2分别为水和空气的定压比热热容， μ1和 μ2分别为水和空气的动力粘度， k1和k2分别为水和空气的导热系数， D1和D2分别为水和 空气流动通道的特征尺寸， A1和A2分别为水和空气的换热面积， i和j均为根据实际运 行数据 拟合确定的常数； 步骤二： 由于水对流热阻Rw、 空气对流热阻Ra与总热阻R之间有如下关系： R＝Rw+Ra， 则总热阻R能够表示 为： 其中， c1＝b1， c3＝i； 步骤三： 由于冷却塔内等效传热温差是 出口温差与入口温差的加权平均值， 则有： ΔT＝c4ΔTin+(1‑c4)ΔTout公式三， 其中， ΔTin＝tw,o‑ta,i,sw， ΔTout＝tw,i‑ta,o,sw， c4为权重系数， tw,i和tw,o分别为冷却水入 口和出口温度， ta,i,sw和ta,o,sw分别为饱和空气入口和出口温度； 步骤四： 根据传热 学相关理论， 利用总热阻R计算散热量 步骤五： 将公式二与公式三均代入公式四中， 获得冷却塔模型表达式： 2.根据权利要求1所述的一种基于传热的冷却塔建模方法， 其特征在于， 根据对流换热 理论， 冷却塔内流体传热 过程中总热阻R的流动特性表达式为： 其中， Nu＝SRei Prj， 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292846 A 2Nu为纽赛尔数， Re为雷诺数， Pr为普朗特数， k为流体导热系数， D为流体流动通道的特 征尺寸， A为流体换热面积， S为表征流体表达式左右比例关系的常数， v为流体流动速度， ρ 为流体密度， cp为流体定压比热热容， μ为 流体动力粘度。 3.根据权利要求2所述的一种基于传热的冷却塔建模方法， 其特征在于， 根据质量守恒 定律可知流体质量表达式为： 对上式进行变换获得流体密度ρ 的表达式： 将流体密度ρ 的表达式带入冷却塔内流体传热过程中总热阻R的流动特性表达式中获 得： 其中， b为常数且 由此获得步骤一中冷却塔内水与空气传热过程中水对流热阻Rw以及空气对流热阻Ra的 表达式。 4.根据权利要求1、 2或3所述的一种基于传热的冷却塔建模方法， 其特征在于， 所述冷 却塔模型在以下假设情况 下获得： (1)、 传热与传质过程只在与流动垂直的方向上进行； (2)、 刘易 斯因子为常数； (3)、 在能量平衡中， 因蒸发损失掉的水量忽略不计； (4)、 冷却塔的横截面积以及水流中任意横截面积的温度分布都是均匀的； (5)、 饱和空气的焓值在一定范围内与湿 球温度呈线性关系； (6)、 忽略空气在流经冷却塔过程中密度的变化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292846 A 3