一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法，其通过构建管道所处环境与管壁间对流换热计算式，引入无量纲液相和固相导热系数Λ

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法


[0001]本专利技术涉及结冰厚度检测
，具体涉及一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法。

技术介绍

[0002]客机增压供水系统承担着乘客和机组人员的用水任务，在飞机巡航过程中起着重要作用。然而，随着飞行高度的上升，周围环境温度不断下降，极易造成增压供水系统管道结冰。特别是当供水流量较低时，管内水流速度也随之降低，管道结冰风险加剧，甚至堵塞管道。为此，飞机增压供水系统通常设有管道伴热装置。然而，管道结冰厚度随环境温度的变化而变化，在缺乏管道结冰厚度数据的情况下，难以制定精确的伴热方案抑制或解除管道结冰风险。若伴热系统提供热量不足，管道结冰状况无法解除。反之，则造成过裕加热引起能量浪费。因此，基于环境温度条件准确检测增压供水系统管道结冰厚度，对于保障系统安全运行、优化系统伴热设计、节约系统能量消耗等具有重要的工程价值。
[0003]现有飞机结冰检测主要围绕机翼、发动机短舱、大气数据探测仪等部位展开。所采用的方法是在易发生结冰的部位安装光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法，其特征在于，包括：利用超声波流量计，获取增压供水系统管道流量Q；再利用管道式温度传感器，得到增压供水系统管道内的水温T0；根据所述管道内的水温T0，确定水和冰的基本物性参数，该基本物性参数包括水的密度ρ、粘度υ、导热系数λ
L
、热扩散系数α
L
和凝固点T
f
，以及冰的导热系数λ
S
和相变潜热L；利用环境测温仪，得到增压供水系统管道所处的环境温度T
a
；根据所述环境温度T
a
，确定空气的基本物性参数，该基本物性参数包括空气的导热系数λ
a
、粘度υ
a
和普朗特数Pr
a
；根据所述管道内的水温T0和凝固点T
f
，判断管道内是否有结冰发生：若所述管道内水温T0≦T
f
，则判定管道内有结冰发生，需进一步检测结冰厚度；根据所述管道内的水温T0、环境温度T
a
、空气粘度υ
a
、重力加速度g，确定格拉晓夫数Gr；根据所述空气的普朗特数Pr
a
、格拉晓夫数Gr，确定努塞尔特数Nu；根据所述努塞尔特数Nu、空气的导热系数λ
a
、管道直径D，确定管壁与周围环境对流换热系数h；连续测试增压供水系统管道流量Q，若管道流量变化幅度大于设定值N，则判定供水过程流量不稳定，通过瞬态流动方式进行结冰厚度检测；若管道流量变化幅度不大于设定值N，则判定供水过程流量近似恒定，通过稳态流动方式进行结冰厚度检测。2.根据权利要求1所述一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法，其特征在于，确定格拉晓夫数Gr公式为：确定努塞尔特数Nu公式为：Nu＝C(GrPr
a
)
n
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(2)3.根据权利要求1所述一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法，其特征在于，确定管壁与周围环境对流换热系数h公式为：4.根据权利要求1所述一种适用于低气温环境增压供水系统低流量供水工况管道结冰厚度检测方法，其特征在于，通过瞬态流动方式进行结冰厚度检测方法为：根据所述增压供水系统管道流量Q和管道直径D，确定管道内水的平均流速V：根据管道内水的平均流速V、管道直径D、粘度υ，确定雷诺数Re；根据管道内水的粘度υ、热扩散系数α
L
，确定普朗特数Pr：
根据管道入口到被测位置处的距离z、管道直径D、雷诺数Re、普朗特数Pr，确定无量纲距离z
*
：根据管道内水的温度T0、凝固点T
f
、密度ρ、热扩散系数α
L
和相变潜热L，以及水和冰的导热系数λ
S
和λ
L
，确定无量纲液相导热系数Λ
L
和无量纲固相导热系数Λ
S

【专利技术属性】
技术研发人员：王继红，邢启峰，陈思宇，王树刚，张腾飞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：