[發明專利]一種非滿液集水器外側保溫層厚度的確定方法

有效

• 申請號: 202010713231.2
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111859248B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 肖慶玲;張劉紅;郭小玲;張永勝;萬振榮;高然;張威;何新;任杰;白成程;楊晉;陳建濤
• 申請（專利權）人: 中鐵一局集團有限公司;中鐵一局集團有限公司勘察設計分公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬鳳云

本發明公開了一種非滿液集水器外側保溫層厚度的確定方法，包括步驟：一、建立極坐標系；二、確定非滿液集水器外側保溫層的基準厚度；三、獲取非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下中心橫截面的溫度場；四、確定分段極角；五、非滿液集水器外側保溫層厚度分段擬合；六、確定非滿液集水器外側全范圍保溫層厚度。本發明針對基準厚度獲取非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下中心橫截面的溫度場，獲取極角范圍內的保溫層基準厚度下外側溫度變化曲線，根據曲線呈現的特征對非滿液集水器外側保溫層厚度分段擬合，確定非滿液集水器外側任意點保溫層厚度，能有效減少非滿液集水器外側傳熱不均勻性，進而減少熱損失，提高保溫效果，低成本換取高保溫收益。

技術領域

本發明屬于非滿液集水器外側保溫層厚度設計技術領域，具體涉及一種非滿液集水器外側保溫層厚度的確定方法。

背景技術

對于非滿液式集水器，不僅結構設計需要得到重視，保溫設計亦至關重要。現有的集水器外側包裹的保溫材料厚度是均勻不變的。對于非滿液集水器，由于其內部有氣相和液相兩部分流體，會導致非滿液集水器不同部位傳熱不均勻。為了減少集水器的傳熱量，常見的方法是增加集水器外側保溫材料的厚度。這種方式，同時增大了各個部位的熱阻，減少了各個部位的傳熱量，這種同時增加保溫厚度的方式用來減少非滿液集水器傳熱量并不經濟。合理的方式應重點增加傳熱量大部位處的保溫材料厚度，使非滿液集水器外側各部位傳熱量均勻減小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種非滿液集水器外側保溫層厚度的確定方法，根據工業設備及管道絕熱工程設計規范確定保溫層基準厚度，針對基準厚度獲取非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下中心橫截面的溫度場，獲取極角范圍內的保溫層基準厚度下外側溫度變化曲線，根據曲線呈現的特征對非滿液集水器外側保溫層厚度分段擬合，確定非滿液集水器外側任意點保溫層厚度，能有效減少非滿液集水器外側傳熱不均勻性，進而減少熱損失，提高保溫效果，從而以較小的投入獲得較大的保溫收益，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種非滿液集水器外側保溫層厚度的確定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、建立極坐標系：以集水器的豎向中心橫截面為平面，以集水器的豎向中心橫截面的中心為極點，以極點豎直向上引出一條射線為極軸，即x軸，選定順時針方向為正方向，以極點為起點、保溫層外側壁上的點為終點的線段為極徑ρ，以極軸和極徑之間的夾角為極角θ建立極坐標系；

其中，極角θ的取值范圍為0°～180°；

步驟二、確定非滿液集水器外側保溫層的基準厚度：向集水器內注入液體，所述液體未充滿集水器，集水器內液體上側為氣體；

根據公式計算非滿液集水器外側保溫層的基準厚度δ，其中，D₀為集水器外徑且D₀＝2r₀，r₀為集水器外半徑，D₁為集水器外側保溫層的基準外徑，且P_E為能量價格，λ為保溫層對應的保溫材料在平均溫度下的導熱系數，t為年運行時間，T₀為集水器外表面溫度，T_a為環境溫度，P_T為保溫結構單位造價，S為絕熱工程投資年攤銷率，α_s為保溫層對應的保溫材料外表面向周圍環境的放熱系數；

步驟三、獲取非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下中心橫截面的溫度場：利用SPACECLAIM軟件建立非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下的物理模型，利用ICEM軟件對非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下的物理模型進行網格劃分，生成網格文件導入FLUENT計算軟件中，FLUENT計算軟件模擬出非滿液集水器外側保溫層在基準厚度下中心橫截面的溫度場，獲取極角范圍內的保溫層基準厚度下外側溫度變化曲線；

步驟四、確定分段極角：將極角范圍內的保溫層基準厚度下外側溫度變化曲線進行分段，獲取極角范圍內的保溫層基準厚度下外側溫度變化曲線分段位置處的分段極角；