技术摘要：
本发明涉及一种用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，属于综合能源网数字仿真技术领域。本发明方法分析了吸收式热泵的动态特性，通过响应时间快慢的对比，忽略了快过程的动态过程，将快过程的动态偏微分方程简化为了代数方程，灵活的运用了制冷剂的物性 全部
背景技术：
综合能源系统覆盖了冷、热、电等不同类型能源生产及转换设备,吸收式热泵因其 用能品味低,利用方法灵活,在余热利用的综合能源系统中所占比例越来越大，吸收式热泵 外特性动态仿真建模在综合能源系统仿真(控制)中起到重要的作用。 目前的吸收式热泵的动态仿真建模主要从其结构原理出发,利用了复杂的微分方 程、偏微分方程、代数方程连立求解，具有高纬度、高非线性特性，求解难度大，计算代价高， 无法满足综合能源系统动态仿真计算实时性要求。对于工质对物性迭代、因其系统复杂导 致偏微分方程纬度高、涉及到复杂的相变换热等因素缺乏统一的处理手段。
技术实现要素：
本发明的目的提出一种用于吸收式热泵外特性动态仿真建模的方法，通过分析系 统运行的动态特性，比对动态响应环节时间快慢，忽略快速响应过程，抓住主要动态环节， 降低系统动态建模偏微分方程数目，减少迭代计算，以满足综合能源系统动态仿真计算实 时性要求。 本发明提出的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，包括以下 步骤： 设定吸收式热泵外特性参数的计算步长为Δt，初始化吸收器中的溴化锂稀溶液 温度txs,初始化计算循环次数i为0； (1)根据吸收式热泵中发生器在t-Δt计算时步内的溴化锂溶液温度tfsq和驱动热 源蒸汽出口温度tqdc，利用下式，计算驱动热源蒸汽对发生器中溴化锂浓溶液的换热量Qfsq： 式中，wqd为驱动热源蒸汽的质量流量，αfs为驱动热源蒸汽与溴化锂浓溶液的当量 换热系数，αfs的取值范围为2-15，Afs为发生器换热面积，tqdj为驱动热源蒸汽进口温度； (2)根据步骤(1)计算的Qfsq，利用下式计算更新t Δt计算时步内驱动热源蒸汽出 口温度tqdj： 式中，ρw为驱动热源蒸汽的密度，cw为驱动热源蒸汽的比热，Vg为发生器中的换热 管束的内容积； (3)根据t-Δt计算时步内发生器内的压力Pfsq，利用水蒸气物性参数计算函数f1 (p)，求得在压力Pfsq下对应的水蒸气饱和温度tsat，利用下式求得发生器中的溴化锂浓溶液 5 CN 111597679 A 说 明 书 2/7 页 温度tfsq： tfsq＝124.937-7 .71649*100*ξ 0.152286*104*ξ2-7 .9509*102*ξ3 (-2.00775 16.976*ξ-31.33362*ξ2-795.09*ξ3) 式中，ξ为发生器中的溴化锂浓溶液浓度，f1(p)为根据压力求水蒸汽的饱和温度 的函数； (4)根据步骤(3)的溴化锂浓溶液温度tfsq及t-Δt计算时步内发生器压力Pfsq，通 过水蒸气物性参数查表函数f2(p,t)，计算出水蒸气焓hfs，利用下式求得发生器中的制冷剂 水蒸汽的蒸发量wzzzf： wzzzf＝Qfsq/hfs 其中，f2(p,t)为根据压力及温度求水蒸汽的焓的查表函数； (5)根据t-Δt计算时步内，吸收式热泵中冷凝器的循环冷却水进口温度和出口温 度tlcol1和tlcol2,利用下式求出冷凝器的冷凝温度tln： 式中，Δtlnd为冷凝器的换热端差,Δtlnd的取值为2-3； (6)根据步骤(5)求出的冷凝器的冷凝温度tln,由水蒸气物性参数查表函数f3(t)， 得到冷凝器中的制冷剂水蒸汽压力,再利用下式计算更新当前计算时步的发生器中的制冷 剂水蒸汽压力pfsq： 式中，Δplz为设计工况下发生器至冷凝器的压损,wzzzf0为设计工况下制冷剂水蒸 汽的蒸发量，f3(t)为根据温度求水蒸汽的饱和压力查表函数； (7)根据步骤(5)得出的冷凝温度tln,结合t-Δt计算时步内冷凝器中冷却水的进 口温度tlcl1,利用下式更新冷凝器中的冷却水出口温度tlcl2： 式中，wcol为冷却水流量,Vln为冷凝器中换热管束内容积，f4为根据压力查水蒸气 的气化潜热的物性查表函数，hrln为水蒸气对应当前压力下的气化潜热； (8)根据制冷剂从冷凝器流至蒸发器过程中的节流阀的自平衡动态过程，利用下 式得到t Δt计算时步内蒸发器中的制冷剂的蒸发量 式中， 和 分别为t Δt计算时步和t-Δt计算时步内的蒸发器中制冷剂的蒸 发量，tczf为制冷剂从冷凝器至蒸发器过程中的动态响应时间常数，tczf的取值为10-50； (9)结合蒸发器中的冷媒水进口温度tlm1和t-Δt计算时步内蒸发器中的冷媒水出 6 CN 111597679 A 说 明 书 3/7 页 口温度 通过求解以下联立方程，得到蒸发器在当前压力下的制冷剂水蒸汽的气化潜热 hrzf、制冷功率Qcl及t Δt计算时步内冷媒水的出口温度 式中，Δtlm为蒸发器中相变换热端差，相变换热端差的取值为2-3，tzf为蒸发器中 制冷剂的蒸发温度，pzf为蒸发器中的蒸发压力，hrzf为蒸发器中水蒸气对应压力pzf下的气 化潜热，Vlm为冷媒水换热管束内容积，wlm为冷媒水的质量流量； (10)根据步骤(9)的蒸发器中的蒸发压力pzf，利用下式计算出吸收器中的制冷剂 水蒸汽压力pxs： 式中，wzf0为设计工况下的蒸发器中制冷剂的蒸发量，Δpzfxs为设计工况下蒸发器 至吸收器的压损； (11)根据吸收器内的溴化锂稀溶液温度txs，利用下式求出吸收器内溴化锂稀溶液 的比热cxs： c -5xs＝4.1868*(0.9928285 txs*(-3.18742*10 -3.0105*10-6*txs) (-1.3169179 txs*(2.9856*10-3-1 .7172*10-6*t ))*ξ (0.6481006 t *(-4.0198*10-3xs 1 xs 8.3641*10-6* t 2xs))*ξ1 ) 式中，ξ1为吸收器中溴化锂稀溶液的浓度； (12)根据步骤(13)t-Δt计算时步内吸收器内的溴化锂稀溶液温度txs、循环冷却 水出口温度tlcol1,边界给定的循环冷却水进口温度tcolj，利用下式求出吸收器中溴化锂稀 溶液吸收制冷剂水蒸汽所获的热量Qxs： 式中，αxs为吸收器溶液和冷却水间的换热系数，Axs为换热面积； (13)根据步骤(12)得到的换热功率Qxs及步骤(11)计算的吸收器内溶液的比热 cxs，利用下式计算更新吸收器中的溶液温度txs及吸收器中循环冷却水的出口温度tlcol1： 式中，Mxs为吸收器中溶液质量； (14)返回步骤(1)，进入t 2Δt时步循环计算，实现用于综合能源网的吸收式热泵 7 CN 111597679 A 说 明 书 4/7 页 外特性参数的动态计算。 本发明提出的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，其特点和 优点是： 本发明方法用于满足综合能源网动态仿真实时性要求的吸收式热泵外特性建模， 吸收式热泵从外特性上看，其动态特性主要有发生器动态特征、发生器相变蒸发动态过程、 冷凝器相比凝结过程、蒸发器相变蒸发过程、吸收器的吸热动态过程等，因此本发明方法根 据其动态响应时间快慢忽略掉相变换热的动态过程，重点考虑发生器及吸收器的换热动态 过程、冷凝器和蒸发器中冷却水的换热动态过程，相变换热的偏微分方程变为代数方程，根 据按照吸收式热泵的主要部件：发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器依次建立动态模型。 本发明的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，在分析了吸收 式热泵的动态特性，通过响应时间快慢的对比，忽略了快过程的动态过程，将快过程的动态 偏微分方程简化为了代数方程，灵活的运用了制冷剂的物性查表函数，减少了系统动态模 型的偏微分方程的复杂度，避免了制冷剂物性参数的繁琐计算，使得模型不仅保留了吸收 式热泵的外部动态特性，同时降低了系统动态建模偏微分方程数目，大大降低了计算时间， 满足了综合能源系统动态仿真过程中计算实时性要求。因此本发明方法是一种很好的适用 于综合能源系统的系统动态仿真的吸收式热泵的运行参数计算方法。 附图说明 图1是本发明方法中涉及的吸收式热泵的结构示意图。
本发明涉及一种用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，属于综合能源网数字仿真技术领域。本发明方法分析了吸收式热泵的动态特性，通过响应时间快慢的对比，忽略了快过程的动态过程，将快过程的动态偏微分方程简化为了代数方程，灵活的运用了制冷剂的物性 全部
背景技术：
综合能源系统覆盖了冷、热、电等不同类型能源生产及转换设备,吸收式热泵因其 用能品味低,利用方法灵活,在余热利用的综合能源系统中所占比例越来越大，吸收式热泵 外特性动态仿真建模在综合能源系统仿真(控制)中起到重要的作用。 目前的吸收式热泵的动态仿真建模主要从其结构原理出发,利用了复杂的微分方 程、偏微分方程、代数方程连立求解，具有高纬度、高非线性特性，求解难度大，计算代价高， 无法满足综合能源系统动态仿真计算实时性要求。对于工质对物性迭代、因其系统复杂导 致偏微分方程纬度高、涉及到复杂的相变换热等因素缺乏统一的处理手段。
技术实现要素：
本发明的目的提出一种用于吸收式热泵外特性动态仿真建模的方法，通过分析系 统运行的动态特性，比对动态响应环节时间快慢，忽略快速响应过程，抓住主要动态环节， 降低系统动态建模偏微分方程数目，减少迭代计算，以满足综合能源系统动态仿真计算实 时性要求。 本发明提出的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，包括以下 步骤： 设定吸收式热泵外特性参数的计算步长为Δt，初始化吸收器中的溴化锂稀溶液 温度txs,初始化计算循环次数i为0； (1)根据吸收式热泵中发生器在t-Δt计算时步内的溴化锂溶液温度tfsq和驱动热 源蒸汽出口温度tqdc，利用下式，计算驱动热源蒸汽对发生器中溴化锂浓溶液的换热量Qfsq： 式中，wqd为驱动热源蒸汽的质量流量，αfs为驱动热源蒸汽与溴化锂浓溶液的当量 换热系数，αfs的取值范围为2-15，Afs为发生器换热面积，tqdj为驱动热源蒸汽进口温度； (2)根据步骤(1)计算的Qfsq，利用下式计算更新t Δt计算时步内驱动热源蒸汽出 口温度tqdj： 式中，ρw为驱动热源蒸汽的密度，cw为驱动热源蒸汽的比热，Vg为发生器中的换热 管束的内容积； (3)根据t-Δt计算时步内发生器内的压力Pfsq，利用水蒸气物性参数计算函数f1 (p)，求得在压力Pfsq下对应的水蒸气饱和温度tsat，利用下式求得发生器中的溴化锂浓溶液 5 CN 111597679 A 说 明 书 2/7 页 温度tfsq： tfsq＝124.937-7 .71649*100*ξ 0.152286*104*ξ2-7 .9509*102*ξ3 (-2.00775 16.976*ξ-31.33362*ξ2-795.09*ξ3) 式中，ξ为发生器中的溴化锂浓溶液浓度，f1(p)为根据压力求水蒸汽的饱和温度 的函数； (4)根据步骤(3)的溴化锂浓溶液温度tfsq及t-Δt计算时步内发生器压力Pfsq，通 过水蒸气物性参数查表函数f2(p,t)，计算出水蒸气焓hfs，利用下式求得发生器中的制冷剂 水蒸汽的蒸发量wzzzf： wzzzf＝Qfsq/hfs 其中，f2(p,t)为根据压力及温度求水蒸汽的焓的查表函数； (5)根据t-Δt计算时步内，吸收式热泵中冷凝器的循环冷却水进口温度和出口温 度tlcol1和tlcol2,利用下式求出冷凝器的冷凝温度tln： 式中，Δtlnd为冷凝器的换热端差,Δtlnd的取值为2-3； (6)根据步骤(5)求出的冷凝器的冷凝温度tln,由水蒸气物性参数查表函数f3(t)， 得到冷凝器中的制冷剂水蒸汽压力,再利用下式计算更新当前计算时步的发生器中的制冷 剂水蒸汽压力pfsq： 式中，Δplz为设计工况下发生器至冷凝器的压损,wzzzf0为设计工况下制冷剂水蒸 汽的蒸发量，f3(t)为根据温度求水蒸汽的饱和压力查表函数； (7)根据步骤(5)得出的冷凝温度tln,结合t-Δt计算时步内冷凝器中冷却水的进 口温度tlcl1,利用下式更新冷凝器中的冷却水出口温度tlcl2： 式中，wcol为冷却水流量,Vln为冷凝器中换热管束内容积，f4为根据压力查水蒸气 的气化潜热的物性查表函数，hrln为水蒸气对应当前压力下的气化潜热； (8)根据制冷剂从冷凝器流至蒸发器过程中的节流阀的自平衡动态过程，利用下 式得到t Δt计算时步内蒸发器中的制冷剂的蒸发量 式中， 和 分别为t Δt计算时步和t-Δt计算时步内的蒸发器中制冷剂的蒸 发量，tczf为制冷剂从冷凝器至蒸发器过程中的动态响应时间常数，tczf的取值为10-50； (9)结合蒸发器中的冷媒水进口温度tlm1和t-Δt计算时步内蒸发器中的冷媒水出 6 CN 111597679 A 说 明 书 3/7 页 口温度 通过求解以下联立方程，得到蒸发器在当前压力下的制冷剂水蒸汽的气化潜热 hrzf、制冷功率Qcl及t Δt计算时步内冷媒水的出口温度 式中，Δtlm为蒸发器中相变换热端差，相变换热端差的取值为2-3，tzf为蒸发器中 制冷剂的蒸发温度，pzf为蒸发器中的蒸发压力，hrzf为蒸发器中水蒸气对应压力pzf下的气 化潜热，Vlm为冷媒水换热管束内容积，wlm为冷媒水的质量流量； (10)根据步骤(9)的蒸发器中的蒸发压力pzf，利用下式计算出吸收器中的制冷剂 水蒸汽压力pxs： 式中，wzf0为设计工况下的蒸发器中制冷剂的蒸发量，Δpzfxs为设计工况下蒸发器 至吸收器的压损； (11)根据吸收器内的溴化锂稀溶液温度txs，利用下式求出吸收器内溴化锂稀溶液 的比热cxs： c -5xs＝4.1868*(0.9928285 txs*(-3.18742*10 -3.0105*10-6*txs) (-1.3169179 txs*(2.9856*10-3-1 .7172*10-6*t ))*ξ (0.6481006 t *(-4.0198*10-3xs 1 xs 8.3641*10-6* t 2xs))*ξ1 ) 式中，ξ1为吸收器中溴化锂稀溶液的浓度； (12)根据步骤(13)t-Δt计算时步内吸收器内的溴化锂稀溶液温度txs、循环冷却 水出口温度tlcol1,边界给定的循环冷却水进口温度tcolj，利用下式求出吸收器中溴化锂稀 溶液吸收制冷剂水蒸汽所获的热量Qxs： 式中，αxs为吸收器溶液和冷却水间的换热系数，Axs为换热面积； (13)根据步骤(12)得到的换热功率Qxs及步骤(11)计算的吸收器内溶液的比热 cxs，利用下式计算更新吸收器中的溶液温度txs及吸收器中循环冷却水的出口温度tlcol1： 式中，Mxs为吸收器中溶液质量； (14)返回步骤(1)，进入t 2Δt时步循环计算，实现用于综合能源网的吸收式热泵 7 CN 111597679 A 说 明 书 4/7 页 外特性参数的动态计算。 本发明提出的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，其特点和 优点是： 本发明方法用于满足综合能源网动态仿真实时性要求的吸收式热泵外特性建模， 吸收式热泵从外特性上看，其动态特性主要有发生器动态特征、发生器相变蒸发动态过程、 冷凝器相比凝结过程、蒸发器相变蒸发过程、吸收器的吸热动态过程等，因此本发明方法根 据其动态响应时间快慢忽略掉相变换热的动态过程，重点考虑发生器及吸收器的换热动态 过程、冷凝器和蒸发器中冷却水的换热动态过程，相变换热的偏微分方程变为代数方程，根 据按照吸收式热泵的主要部件：发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器依次建立动态模型。 本发明的用于综合能源网的吸收式热泵外特性参数动态计算方法，在分析了吸收 式热泵的动态特性，通过响应时间快慢的对比，忽略了快过程的动态过程，将快过程的动态 偏微分方程简化为了代数方程，灵活的运用了制冷剂的物性查表函数，减少了系统动态模 型的偏微分方程的复杂度，避免了制冷剂物性参数的繁琐计算，使得模型不仅保留了吸收 式热泵的外部动态特性，同时降低了系统动态建模偏微分方程数目，大大降低了计算时间， 满足了综合能源系统动态仿真过程中计算实时性要求。因此本发明方法是一种很好的适用 于综合能源系统的系统动态仿真的吸收式热泵的运行参数计算方法。 附图说明 图1是本发明方法中涉及的吸收式热泵的结构示意图。
