本發(fā)明涉及一種有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法。特別是涉及一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)過程產(chǎn)生的中低溫?zé)煔夂蛢?nèi)燃機(jī)尾氣余熱資源如不能被有效地回收利用，不僅浪費(fèi)了能源，還使得熱污染成為了嚴(yán)重的環(huán)境問題。有機(jī)朗肯循環(huán)作為解決中低溫余熱回收發(fā)電的一種新型環(huán)保型的發(fā)電技術(shù)，它可以用有機(jī)工質(zhì)將中低溫?zé)煔庥酂峄厥蘸筮M(jìn)行發(fā)電，成為回收低品位熱能有效的技術(shù)途徑。

目前針對(duì)煙氣余熱回收利用的有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)研究較多，但總體來說還處于探索和起步階段，對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化研究大多停留在熱力學(xué)層面，結(jié)合熱源特點(diǎn)(變工況溫度變化、放熱溫降等)進(jìn)行工質(zhì)優(yōu)選和循環(huán)參數(shù)優(yōu)化，通常設(shè)定冷凝溫度，優(yōu)化其他變量(蒸發(fā)溫度或過熱度)，忽略冷卻水泵耗功對(duì)系統(tǒng)性能的影響。有機(jī)工質(zhì)的冷凝溫度是影響系統(tǒng)性能和冷卻水循環(huán)泵功消耗的關(guān)鍵因素，因?yàn)橛袡C(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)效率相對(duì)低，冷凝過程放熱量大，冷卻水量需求大，冷卻水泵耗功對(duì)系統(tǒng)凈輸出功的影響較大，忽略冷卻水泵耗功會(huì)對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果造成一定的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種廣泛應(yīng)用于煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

1)考慮冷卻水循環(huán)建立熱動(dòng)力學(xué)模型，是根據(jù)耦合熱源熱力學(xué)反問題分析方法，選擇煙氣余熱排放溫度和流量，考慮煙氣余熱回收后的低溫腐蝕問題，確定蒸發(fā)器煙氣側(cè)出口溫度，高于煙氣酸露點(diǎn)溫度10℃-20℃，最大程度回收余熱資源；

2)通過熱力學(xué)第一定律、第二定律計(jì)算得到系統(tǒng)凈輸出功、水泵耗功、熱效率、效率、不可逆損失，根據(jù)蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響，確定最佳蒸發(fā)溫度；

3)在最佳蒸發(fā)溫度下，計(jì)算蒸發(fā)器和冷凝器的換熱面積，定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)凈輸出功與蒸發(fā)器和冷凝器面積的比值，綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)確定最佳冷凝溫度；

4)根據(jù)得到的最佳蒸發(fā)溫度和最佳冷凝溫度，確定工質(zhì)質(zhì)量、冷卻水質(zhì)量、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、膨脹比、凈輸出功、熱效率和不可逆損失系統(tǒng)參數(shù)。

步驟1)所述的建立熱動(dòng)力學(xué)模型，包括：

(1)煙氣在蒸發(fā)器的放熱過程

qwh＝cegmeg(tin-tout)(1)

qwh＝qeva(2)

式中qwh為煙氣放熱量，ceg為煙氣平均比熱容，meg為煙氣質(zhì)量流量，tin為煙氣進(jìn)口溫度，tout為煙氣出口溫度，qeva為工質(zhì)吸收的熱量；

(2)有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器的吸熱過程

qeva＝mwf(h1-h4)(3)

式中mwf為工質(zhì)的質(zhì)量，t0為環(huán)境溫度，th為熱源的平均溫度，h為比焓，s為比熵，ieva為蒸發(fā)器的不可逆損失；

(3)膨脹機(jī)的膨脹做功過程

wexp＝mwf(h1-h2)(5)

iexp＝t0mwf(s2-s1)(6)

式中wexp為膨脹機(jī)的輸出功，iexp為膨脹機(jī)的不可逆損失；

(4)冷凝器的冷凝過程

qcon＝mwf(h2-h3)(7)

式中qcon為冷凝器的發(fā)熱量，tl為冷源的平均溫度，icon為冷凝器的不可逆損失；

(5)工質(zhì)泵的加壓過程

wp＝mwf(h4-h3)(9)

ip＝t0mwf(s4-s3)(10)

式中wp為工質(zhì)泵耗功，ip為工質(zhì)泵的不可逆損失；

(6)循環(huán)水的冷卻過程

qcon＝qcp(11)

qcp＝ccpmcpδt(12)

wcp＝mcp(pcp,out-pcp,in)v/ηcp(13)

式中qcp為冷卻水的吸熱量，ccp為冷卻水的比熱容，mcp為冷卻水的質(zhì)量流量，δt為對(duì)數(shù)換熱平均溫差，水的比容在液相壓縮過程中近似不變，視為絕熱壓縮，壓縮功為0kw，水泵耗功與冷卻水進(jìn)出口壓差成正比，pcp，out為冷卻水的出口壓力，pcp，in為冷卻水的進(jìn)口壓力，ν為冷卻水的比熱容，ηcp為水泵的效率；

(7)系統(tǒng)凈輸出功率：

wnet＝wexp-wp-wcp(15)

(8)系統(tǒng)熱效率：

(9)系統(tǒng)效率：

(10)系統(tǒng)總不可逆損失計(jì)算公式：

步驟2)所述的根據(jù)蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響，確定最佳蒸發(fā)溫度是以膨脹比為定值，使蒸發(fā)溫度在設(shè)定范圍變化，取得到最大的系統(tǒng)凈輸出功、熱效率、效率、最小的水泵耗功和不可逆損失時(shí)的溫度為最佳蒸發(fā)溫度。

步驟3)所述的計(jì)算蒸發(fā)器和冷凝器的換熱面積是：

蒸發(fā)器和冷凝器的面積計(jì)算公式為，

式中kj為蒸發(fā)器和冷凝器的總換熱系數(shù)，δtj為對(duì)數(shù)平均溫差；

蒸發(fā)器和冷凝器總換熱系數(shù)k按下式計(jì)算，

式中δ為蒸發(fā)器和冷凝器板厚度，λ為金屬板的導(dǎo)熱系數(shù)，h1為蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣相部分、液相部分、氣液兩相部分的對(duì)流換熱系數(shù)，或冷凝器內(nèi)氣相部分、液相部分的對(duì)流換熱系數(shù)，h2為蒸發(fā)器內(nèi)煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)或冷凝器內(nèi)冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)；其中，蒸發(fā)器內(nèi)：工質(zhì)側(cè)液相部分或氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hw,f計(jì)算，氣液兩相部分按hb計(jì)算，煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2按hw,f計(jì)算；冷凝器內(nèi)：工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hw,f計(jì)算，氣液兩相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hc計(jì)算，冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2按hw計(jì)算，具體如下：

蒸發(fā)器內(nèi)煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2，或蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)液相部分、工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換

熱系數(shù)h1，或冷凝器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1，均采用缺口高度為25％的弓形

折流板時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，

re為流體的雷諾數(shù)，pr為流體的普朗特?cái)?shù)，λ為流體的熱導(dǎo)率，d為管徑，μ為流體動(dòng)力

粘度，μw為流體在管壁溫度下的動(dòng)力粘度；

蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣液兩相部分對(duì)流熱系數(shù)h1是根據(jù)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)手冊(cè)采用蒸發(fā)換熱模型進(jìn)行計(jì)算：

式中cl為液相比熱容，p為壓力，σ為表面張力，λl為液相導(dǎo)熱系數(shù)，γ為蒸發(fā)潛熱，q為熱流密度；

冷凝器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣液兩相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1根據(jù)冷凝器設(shè)計(jì)手冊(cè)采用冷凝換熱模型進(jìn)行計(jì)算，

μl為液相動(dòng)力粘度，rev為氣相雷諾數(shù)，gm為進(jìn)、出口截面的平均質(zhì)量流速；

冷凝器內(nèi)冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2根據(jù)冷凝器設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)準(zhǔn)則方程如下，

式中re為冷卻水的雷諾數(shù)，pr為冷卻水的普朗特?cái)?shù)，λ為冷卻水的熱導(dǎo)率，d為管徑，μ為冷卻水的動(dòng)力粘度，μw為冷卻水在管壁溫度下的動(dòng)力粘度。

為減少誤差，蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)：液相區(qū)、氣液兩相區(qū)、氣相區(qū)，以及冷凝器工質(zhì)側(cè)：氣相區(qū)、氣液兩相區(qū)，5個(gè)換熱部分根據(jù)工質(zhì)溫度變化均等分成20段，通過制冷劑運(yùn)算軟件refprop8.5查出各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)，根據(jù)不同換熱模型，由matlab編程計(jì)算每段的換熱系數(shù)，求出每部分的平均換熱系數(shù)，再分別求出蒸發(fā)器和冷凝器的換熱系數(shù)。

步驟3)所述的定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)凈輸出功與蒸發(fā)器和冷凝器面積的比值，綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，在最佳蒸發(fā)溫度下，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為目標(biāo)優(yōu)化最佳冷凝溫度，包括：

經(jīng)濟(jì)性函數(shù)如下計(jì)算，

式中a為蒸發(fā)器和冷凝器總面積，wnet為系統(tǒng)凈輸出功,定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為1/obj；定義綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，

f1＝ηex

f2＝1/obj

f＝a×f1+b×f2(26)

式中ηex為系統(tǒng)效率，f為綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，式中的權(quán)重系數(shù)a和b按照下式計(jì)算，

式中f1¹為目標(biāo)函數(shù)f1的最大值，f1²為當(dāng)目標(biāo)函數(shù)f2取得最大值時(shí)目標(biāo)函數(shù)f1的函數(shù)值；f2²為目標(biāo)函數(shù)f2的最大值，f2¹為當(dāng)目標(biāo)函f1取得最大值時(shí)目標(biāo)函數(shù)f2的函數(shù)值；

在最佳蒸發(fā)溫度下，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)f為優(yōu)化目標(biāo)，冷凝溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)變化，當(dāng)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)f取得最大值時(shí)的冷凝溫度為最佳冷凝溫度。

本發(fā)明的一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法，建立了完善的確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法，考慮冷卻水循環(huán)，綜合考慮系統(tǒng)熱力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能，確定最優(yōu)的蒸發(fā)溫度和冷凝溫度，從而確定最優(yōu)的系統(tǒng)參數(shù)，提供一種廣泛應(yīng)用于煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和全面綜合評(píng)價(jià)科學(xué)、客觀的方法，為提高余熱資源的利用率和減少對(duì)環(huán)境的污染物排放，有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

附圖說明

圖1船舶余熱驅(qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)示意圖；

圖2orc系統(tǒng)t-s圖；

圖3蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)(r245fa)熱效率ηth的影響示意圖；

圖4蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)(r245fa)不可逆損失i的影響示意圖；

圖5優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)1/obj和1/f隨orc系統(tǒng)(r245fa)冷凝溫度的變化示意圖。

圖中

1-柴油機(jī)；2-蒸發(fā)器；3-膨脹機(jī)；4-冷凝器；5-儲(chǔ)液罐；6-工質(zhì)泵；7-柴油機(jī)測(cè)功機(jī)；8-柴油機(jī)增壓器；9-柴油機(jī)渦輪機(jī)；10-流量計(jì)；11-發(fā)電機(jī)；12-冷卻水塔；13-水泵；14-濾清器

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法做出詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法的目的是，由熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律對(duì)系統(tǒng)性能熱力學(xué)分析，優(yōu)化最佳蒸發(fā)溫度，從蒸發(fā)器和冷凝器面積和凈輸出功角度對(duì)有機(jī)朗肯系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能分析，綜合考慮熱力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能，再優(yōu)化最佳冷凝溫度，從而確定最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)，提供一種廣泛應(yīng)用于煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和全面綜合評(píng)價(jià)的科學(xué)方法。

本發(fā)明的一種確定煙氣余熱有機(jī)朗肯循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化方法，包括如下步驟：

1)考慮冷卻水循環(huán)建立熱動(dòng)力學(xué)模型，是根據(jù)耦合熱源熱力學(xué)反問題分析方法(參考文獻(xiàn)：[1]chenqicheng，xujinliang，chenhongxia.anewdesignmethodfororganicrankinecycleswithconstraintofinletandoutletheatcarrierfluidtemperaturescouplingwiththeheatsource[j].appliedenergy，2012，98：562-573.[2]陳奇成，徐進(jìn)良，苗政.中溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)研究[j].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33(32)：1-7.)，選擇煙氣余熱排放溫度和流量，考慮煙氣余熱回收后的低溫腐蝕問題，確定蒸發(fā)器煙氣側(cè)出口溫度，高于煙氣酸露點(diǎn)溫度10℃-20℃，最大程度回收余熱資源；所述的熱動(dòng)力學(xué)模型，考慮冷卻水循環(huán)，所述的反問題分析方法，將熱效率與熱功轉(zhuǎn)換能力一一對(duì)應(yīng)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)優(yōu)化目標(biāo)。所述的建立熱動(dòng)力學(xué)模型，包括：

(1)煙氣在蒸發(fā)器的放熱過程

qwh＝cegmeg(tin-tout)(1)

qwh＝qeva(2)

式中qwh為煙氣放熱量，ceg為煙氣平均比熱容，meg為煙氣質(zhì)量流量，tin為煙氣進(jìn)口溫度，tout為煙氣出口溫度，qeva為工質(zhì)吸收的熱量；

(2)有機(jī)工質(zhì)在蒸發(fā)器的吸熱過程(圖2中的4～1)

qeva＝mwf(h1-h4)(3)

式中mwf為工質(zhì)的質(zhì)量，t0為環(huán)境溫度，th為熱源的平均溫度，h為比焓，s為比熵，ieva為蒸發(fā)器的不可逆損失；

(3)膨脹機(jī)的膨脹做功過程(圖2中的1～2)

wexp＝mwf(h1-h2)(5)

iexp＝t0mwf(s2-s1)(6)

式中wexp為膨脹機(jī)的輸出功，iexp為膨脹機(jī)的不可逆損失；

(4)冷凝器的冷凝過程(圖2中的2～3)

qcon＝mwf(h2-h3)(7)

式中qcon為冷凝器的發(fā)熱量，tl為冷源的平均溫度，icon為冷凝器的不可逆損失；

(5)工質(zhì)泵的加壓過程(圖2中的3～4)

wp＝mwf(h4-h3)(9)

ip＝t0mwf(s4-s3)(10)

式中wp為工質(zhì)泵耗功，ip為工質(zhì)泵的不可逆損失；

(6)循環(huán)水的冷卻過程(圖2中的5～6)

qcon＝qcp(11)

qcp＝ccpmcpδt(12)

wcp＝mcp(pcp,out-pcp,in)v/ηcp(13)

式中qcp為冷卻水的吸熱量，ccp為冷卻水的比熱容，mcp為冷卻水的質(zhì)量流量，δt為對(duì)數(shù)換熱平均溫差，水的比容在液相壓縮過程中近似不變，視為絕熱壓縮，壓縮功為0kw，水泵耗功與冷卻水進(jìn)出口壓力成正比，pcp，out為冷卻水的出口壓力，pcp，in為冷卻水的進(jìn)口壓力，ν為冷卻水的比熱容，ηcp為水泵的效率；

(7)系統(tǒng)凈輸出功率：

wnet＝wexp-wp-wcp(15)

(8)系統(tǒng)熱效率：

(9)系統(tǒng)效率：

(10)系統(tǒng)總不可逆損失計(jì)算公式：

2)通過熱力學(xué)第一定律、第二定律計(jì)算得到系統(tǒng)凈輸出功、水泵耗功、熱效率、效率、不可逆損失，分析蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響，確定最佳蒸發(fā)溫度；所述的熱力學(xué)性能分析，要同時(shí)考慮蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響。

所述的根據(jù)蒸發(fā)溫度和膨脹比對(duì)系統(tǒng)熱力學(xué)性能的影響，確定最佳蒸發(fā)溫度是以膨脹比為定值，使蒸發(fā)溫度在設(shè)定范圍變化，取得到最大的系統(tǒng)凈輸出功、熱效率、效率、最小的水泵耗功和不可逆損失時(shí)的溫度為最佳蒸發(fā)溫度。

3)計(jì)算蒸發(fā)器和冷凝器的換熱面積，定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)凈輸出功與蒸發(fā)器和冷凝器面積的比值，綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，在最佳蒸發(fā)溫度下，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為目標(biāo)優(yōu)化最佳冷凝溫度。

(1)所述的計(jì)算蒸發(fā)器和冷凝器的換熱面積是：

蒸發(fā)器和冷凝器的面積計(jì)算公式為，

式中kj為蒸發(fā)器和冷凝器的總換熱系數(shù)，δtj為對(duì)數(shù)平均溫差；

蒸發(fā)器和冷凝器總換熱系數(shù)k按下式計(jì)算，

式中δ為蒸發(fā)器和冷凝器板厚度，λ為金屬板的導(dǎo)熱系數(shù)，h1為蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣相部分、液相部分、氣液兩相部分的對(duì)流換熱系數(shù)，或冷凝器內(nèi)氣相部分、液相部分的對(duì)流換熱系數(shù)，h2為蒸發(fā)器內(nèi)煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)或冷凝器內(nèi)冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)；其中，蒸發(fā)器內(nèi)：工質(zhì)側(cè)液相部分或氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hw,f計(jì)算，氣液兩相部分按hb計(jì)算，煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2按hw,f計(jì)算；冷凝器內(nèi)：工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hw,f計(jì)算，氣液兩相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1按hc計(jì)算，冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2按hw計(jì)算，具體如下：

蒸發(fā)器內(nèi)煙氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2，或蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)液相部分、工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1，或冷凝器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1，均采用缺口高度為25％的弓形折流板時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算，

re為流體的雷諾數(shù)，pr為流體的普朗特?cái)?shù)，λ為流體的熱導(dǎo)率，d為管徑，μ為流體動(dòng)力粘度，μw為流體在管壁溫度下的動(dòng)力粘度；

蒸發(fā)器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣液兩相部分對(duì)流熱系數(shù)h1是根據(jù)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)手冊(cè)采用蒸發(fā)換熱模型進(jìn)行計(jì)算：

式中cl為液相比熱容，p為壓力，σ為表面張力，λl為液相導(dǎo)熱系數(shù)，γ為蒸發(fā)潛熱，q為熱流密度；

冷凝器內(nèi)工質(zhì)側(cè)氣液兩相部分對(duì)流換熱系數(shù)h1根據(jù)冷凝器設(shè)計(jì)手冊(cè)采用冷凝換熱模型進(jìn)行計(jì)算，

μl為液相動(dòng)力粘度，rev為氣相雷諾數(shù)，gm為進(jìn)、出口截面的平均質(zhì)量流速；

冷凝器內(nèi)冷卻水側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)h2根據(jù)冷凝器設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)準(zhǔn)則方程如下，

式中re為冷卻水的雷諾數(shù)，pr為冷卻水的普朗特?cái)?shù)，λ為冷卻水的熱導(dǎo)率，d為管徑，μ為冷卻水的動(dòng)力粘度，μw為冷卻水在管壁溫度下的動(dòng)力粘度。

為減少誤差，蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)：液相區(qū)、氣液兩相區(qū)、氣相區(qū)，以及冷凝器工質(zhì)側(cè)：氣相區(qū)、氣液兩相區(qū)，5個(gè)換熱部分根據(jù)工質(zhì)溫度變化均等分成20段，通過制冷劑運(yùn)算軟件refprop8.5查出各個(gè)狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)，根據(jù)不同換熱模型，由matlab編程計(jì)算每段的換熱系數(shù)，求出每部分的平均換熱系數(shù)，再分別求出蒸發(fā)器和冷凝器的換熱系數(shù)。

(2)所述的定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為系統(tǒng)凈輸出功與蒸發(fā)器和冷凝器面積的比值，綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，在最佳蒸發(fā)溫度下，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為目標(biāo)優(yōu)化最佳冷凝溫度，包括：

經(jīng)濟(jì)性函數(shù)如下計(jì)算，

式中a為蒸發(fā)器和冷凝器總面積，wnet為系統(tǒng)凈輸出功,定義經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)為1/obj。定義綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)和效率的加權(quán)和，

f1＝ηex

f2＝1/obj

f＝a×f1+b×f2(26)

式中ηex為系統(tǒng)效率，所述式中的權(quán)重系數(shù)a和b按照下式計(jì)算，

式中f1¹為目標(biāo)函數(shù)f1的最大值，f1²為當(dāng)目標(biāo)函數(shù)f2取得最大值時(shí)目標(biāo)函數(shù)f1的函數(shù)值；f2²為目標(biāo)函數(shù)f2的最大值，f2¹為當(dāng)目標(biāo)函f1取得最大值時(shí)目標(biāo)函數(shù)f2的函數(shù)值。

在最佳蒸發(fā)溫度下，以綜合評(píng)價(jià)函數(shù)f為優(yōu)化目標(biāo)，冷凝溫度在設(shè)定的范圍內(nèi)變化，當(dāng)綜合評(píng)價(jià)函數(shù)f取得最大值時(shí)的冷凝溫度為最佳冷凝溫度。

4)根據(jù)得到的最佳蒸發(fā)溫度和最佳冷凝溫度，確定工質(zhì)質(zhì)量、冷卻水質(zhì)量、蒸發(fā)壓力、冷凝壓力、膨脹比、凈輸出功、熱效率和不可逆損失系統(tǒng)參數(shù)。