[發明專利]超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法及系統

有效

• 申請號: 202110058581.4
• 申請日: 2021-01-16
• 公開（公告）號: CN112818610B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 李會雄;李汪洋;常福城;胡子圖;劉龍;李熙
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/27;G06F113/08;G06F113/14;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

1.一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，包括：

根據換熱實驗系統中管道的參數以及主路閥門和旁路閥門的開度計算換熱實驗系統中管道的特性曲線；其中，所述管道的參數包括管道長度和管道內徑；

獲取換熱實驗系統中泵的特性曲線；

根據管道的特性曲線和泵的特性曲線計算換熱實驗系統的總流量和總壓力；

計算換熱實驗系統的主路壓降和旁路壓降；

根據換熱實驗系統的總流量和總壓力以及主路壓降和旁路壓降計算主路流量和旁路流量；

根據主路流量、旁路流量、總壓力、主路閥門開度和旁路閥門開度，擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與主路流量之間的關系、擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與旁路流量之間的關系以及擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與總壓力之間的關系；

根據主路閥門開度和旁路閥門開度與主路流量之間的關系、主路閥門開度和旁路閥門開度與旁路流量之間的關系以及主路閥門開度和旁路閥門開度與總壓力之間的關系，通過機器學習建立調控模型，根據所述調控模型實現換熱實驗系統壓力與流量的調控；所述調控模型以主路閥門開度和旁路閥門開度為輸入，以主路流量、旁路流量和總壓力為輸出。

2.根據權利要求1所述的一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，所述根據換熱實驗系統中管道的參數以及主路閥門和旁路閥門的開度計算換熱實驗系統中管道的特性曲線，具體計算公式為：

式中：P為管道中的壓力；β和m為系數，通過列賓宗公式查詢得到；l為管道長度，d為管道內徑，Q為管道流量，υ為管道中流體的動力粘度；ΔZ為管道終點和起點之間的高程差。

3.根據權利要求1所述的一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，所述獲取換熱實驗系統中泵的特性曲線，具體為：根據換熱實驗系統中泵的型號查詢獲取。

4.根據權利要求1所述的一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，所述根據管道的特性曲線和泵的特性曲線計算換熱實驗系統的總流量和總壓力，具體方法為：將管道的特性曲線和泵的特性曲線聯立求解得到換熱實驗系統的總流量G和總壓力P。

5.根據權利要求1所述的一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，所述計算換熱實驗系統中主路壓降和旁路壓降，具體計算公式為：

h_w1＝∑h_f1+∑h_j1

h_w2＝∑h_f2+∑h_j2

式中：下標1代表主路，下標2代表旁路；h_w為管道內壓降；h_f為沿程阻力損失；h_j為局部阻力損失；l為管道長度；d為管道內徑；ν為斷面平均流速；g為重力加速度；λ和ζ為沿程阻力系數。

6.根據權利要求5所述的一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控方法，其特征在于，所述根據換熱實驗系統的總流量和總壓力以及主路壓降和旁路壓降計算主路流量和旁路流量，具體計算公式為：

G＝G₁+G₂＝ρv₁+ρv₂

G為總流量；G₁為主路流量；G₂為旁路流量；ρ為流體密度；ν₁為主路斷面平均流速；ν₂為主路斷面平均流速。

7.一種超臨界水流動換熱實驗系統壓力與流量的調控系統，其特征在于，包括：

管道特性曲線計算模塊，用于根據換熱實驗系統中管道的參數以及主路閥門和旁路閥門的開度計算換熱實驗系統中管道的特性曲線；其中，所述管道的參數包括管道長度和管道內徑；

泵特性曲線獲取模塊，用于獲取換熱實驗系統中泵的特性曲線；

總流量和總壓力計算模塊，用于根據管道的特性曲線和泵的特性曲線計算換熱實驗系統的總流量和總壓力；

主旁路壓降計算模塊，用于計算換熱實驗系統的主路壓降和旁路壓降；

主旁路流量計算模塊，用于根據換熱實驗系統的總流量和總壓力以及主路壓降和旁路壓降計算主路流量和旁路流量；

擬合模塊，用于根據主路流量、旁路流量、總壓力、主路閥門開度和旁路閥門開度，擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與主路流量之間的關系、擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與旁路流量之間的關系以及擬合得到主路閥門開度和旁路閥門開度與總壓力之間的關系；

調控模型建立模塊，用于根據主路閥門開度和旁路閥門開度與主路流量之間的關系、主路閥門開度和旁路閥門開度與旁路流量之間的關系以及主路閥門開度和旁路閥門開度與總壓力之間的關系，通過機器學習建立調控模型，根據所述調控模型實現換熱實驗系統壓力與流量的調控；所述調控模型以主路閥門開度和旁路閥門開度為輸入，以主路流量、旁路流量和總壓力為輸出。