【摘 要】
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在中国全面推进能源生产与消费革命,大力推进智慧城市高质量建设和促进“互联网+”智慧能源创新发展的新时代背景下,智慧供热发展迅速,成为城市集中供热系统未来发展的重要方向,板式换热器的动态特性建模是供热系统数字化基础工作的组成部分。本文从板式换热器传热机理出发,建立了板式换热器的分布参数仿真模型。在输入量（一、二次侧入口温度和流量）为阶跃信号时,开展阶跃激励-响应仿真实验,分析输出量（一、二次侧出口温
【基金项目】
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国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点专项项目（编号:2021YFE0116100）；
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在中国全面推进能源生产与消费革命,大力推进智慧城市高质量建设和促进“互联网+”智慧能源创新发展的新时代背景下,智慧供热发展迅速,成为城市集中供热系统未来发展的重要方向,板式换热器的动态特性建模是供热系统数字化基础工作的组成部分。本文从板式换热器传热机理出发,建立了板式换热器的分布参数仿真模型。在输入量（一、二次侧入口温度和流量）为阶跃信号时,开展阶跃激励-响应仿真实验,分析输出量（一、二次侧出口温度）的阶跃响应过程和滞后特点;并在输入量（一、二次侧入口温度）为正弦信号时,开展频率特性仿真实验,研究不同激励的频率下,输出量（一、二次侧出口温度）稳态响应的幅值和相角随频率的变化规律。基于经典控制理论,将多输入多输出的板式换热器分解为8个单输入单输出系统。基于仿真实验结果,拟定了有滞后环节的一阶、二阶传递函数模型,根据实验建模法求解各单输入单输出系统的传递函数。同时利用机理分析法分别推导基于变传热系数和恒定传热系数假设下的传递函数模型,计算一次侧流量阶跃激励下一、二次侧出口温度响应。以仿真实验结果为真值,计算各传递函数的相对误差。研究表明,在工程系统的运行中,换热器输入量的波动周期较长,一般为8～35小时,因此扰动频率也较小,在此频率扰动下,每一时刻的动态过程均可以降级为静态过程来求解;通过对基于仿真实验法建立的一阶、二阶传递函数模型误差分析发现,二者均具有较高的计算精度,选择具有滞后环节的一阶传递函数建模和仿真效率更高;通过对基于机理分析法建立的两个传递函数模型对比发现,基于恒定传热系数假设的传递函数模型准确度高于基于变传热系数的传递函数模型,并且传递函数中滞后环节的影响不可忽视。基于仿真实验法和机理分析法确定的传递函数形式均为有纯滞后的一阶环节。
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