相变换热系统的能量流模型及其应用

摘要: 工质在换热过程中发生相变时，其物性参数将发生剧烈变化，增大了换热系统性能分析和优化的复杂度。本文以顺流、逆流和叉流三种典型换热器为研究对象，在考虑工质发生相变的前提下，构建了与其对应的等效热阻网络图(能量流模型)，获得了换热器的换热量与结构/运行参数以及工质物性间的直接物理联系。以此为基础，对于含相变工质的换热系统，通过构建其整体能量流模型，结合基尔霍夫电压、电流定律明确了系统中各独立设计参数间的整体约束关系，并应用拉格朗日乘子法实现了相变换热系统的性能优化。