[發明專利]一種海水沿輸水管輸送過程中冷量損失的測量方法

有效

• 申請號: 201210182694.6
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102706484A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 于華明;鮑獻文;張義敏;于海慶;馬杰
• 申請（專利權）人: 于華明
• 主分類號: G01K17/08
• 分類號: G01K17/08;G01K17/10
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南

技術領域

本發明涉及一種海水沿輸水管輸送過程中冷量損失的測量方法，用于測量海水由海底輸送至岸上過程中冷量的損失。

背景技術

在全球氣候變化的背景下，我國的可持續發展面臨著環境惡化和能源短缺的限制。合理有序的開發海洋可再生綠色能源，替代傳統的化石能源，對我國的可持續發展意義重大，關系到人民群眾的切身利益。隨著對海洋資源的探索與開發，海水的溫差能漸漸為人們所重視，以海水源熱泵技術為基礎的海水空調技術逐漸發展起來，如何將深海冷水輸送至岸上并且保證冷量損失盡可能小是擺在人們面前的一個新課題，而其中主要部分便是輸水過程中冷量損失的測量。一種簡便而且適用于測量不同材質、不同半徑、不同內摩擦系數、不同輸水距離和不同速度下的冷量損失問題的方法可以很快的提供出輸水工程中的管道技術指標，完成對工程可行性的評估。

發明內容

本發明目的是提供一種海水沿輸水管輸送過程中冷量損失的測量方法，能夠方便快捷地測量海水由海底輸送至岸上過程中冷量的損失，以克服現有技術的不足。

本發明的技術構思是從輸水過程中管內海水溫度上升的原因出發進行分析，將無規則的管外溫度隨輸水距離增加而變化的數據進行分段線性處理，通過遞推公式完成對整個輸水過程中冷量損失測量，并可以將相關表達式寫入程序。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種海水沿輸水管輸送過程中冷量損失的測量方法，其特征是包括以下步驟：

1)利用調查船出海沿輸水路徑測量海水底層的溫度，包括：

沿輸水路徑選取多個包含輸水路徑起點、即取水端和終點在內的測量點，且使相鄰兩個測量點的最大間距不超過1000m，測得所選取的測量點的海水底層溫度，并同時利用調查船的走航測得各個測量點間的距離；

2)將輸水路徑按照測量點分成多個區間，再按照每個區間兩端點的溫度，將每一個區間上的溫度表示為隨距離變化的線性函數，所述的距離即為區間端點之間的距離；

3)計算終點的海水溫度：

利用已經測量到的取水端的海水初始溫度T₁和管內輸水速度v，以及步驟2)獲得的每一個區間上的溫度隨距離變化的線性函數，從取水端開始計算，首先計算出管內溫度在第一段區間中隨距離變化的直線斜率c(1)，進而得到第一段區間末管內海水溫度T_內(2)；在計算完第一段區間管內海水溫度的基礎上以T_內(2)為第二段區間管內海水初始溫度，計算第二段區間末端管內海水溫度，然后依次遞推計算至最后一段區間，得到終點的海水溫度T_內(n)；

4)計算出整個輸水過程中海水冷量的損失量。

在上述步驟1中，還包括調查船出海沿輸水路徑測量各個測量點的經度、緯度，并根據作為區間端點兩個測量點的經緯度計算區間兩個端點間的距離。

在上述步驟3中，計算出管內溫度在第一段區間中隨距離變化的直線斜率，包括：首先利用管內流體因管內管外熱傳導而導致熱量增加的計算公式：其中k為導熱系數，A為輸水管的外側面面積，為溫度的梯度，來計算單位質量海水由熱傳導所吸收的熱量Q_A；其次利用海水沿程損失的機械能的計算公式：其中m表示重量為m千克的海水，g為重力加速度，h_f表示沿程水頭損失，來計算單位質量海水勢能轉化為熱能的能量Q_B；然后根據已得到的Q_A和Q_B，利用公式Q_A+Q_B=C₀ΔT，得到管內海水溫度在第一段區間隨距離變化的直線斜率c(1)，其中C₀為海水的比熱容，ΔT為管內溫度在第一段區間上的升高量。

在上述步驟3中，第一段區間末管內海水溫度T_內(2)的計算步驟是：T_內(2)=T₁+c(1)[x(2)-x(1)]，其中T₁是取水端的海水溫度，[x(2)-x(1)]為第一段區間的間距。

在上述步驟4中，計算出整個輸水過程中單位質量海水冷量的損失量是：C₀(T_內(n)-T₁)。

在上述步驟4)之后還包括：5)評估海水是否有利用價值的步驟，即判斷T_內(n)是否超過14℃，當T_內(n)小于14℃時有利用價值。