一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本申请公开了一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。该方法通过获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。如此，本申请能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。提高了流体加热器运行的安全性。提高了流体加热器运行的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备


[0001]本申请属于热工研究领域，尤其涉及一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]超临界流体的物理性质处于气体和液体之间，既有气体的特性，又有液体的特性。由于超临界流体具有良好的物理和化学性质，在动力工程、化工等领域中具有较好的应用前景。
[0003]在研究超临界流体的传热特性时，需要将流体置于加热器中加热，当流体的温度和压力超过临界点时，流体转化为超临界流体。但在加热过程中，超临界流体可能发生物性畸变导致其传热出现恶化，在加热器中产生传热恶化点。然而在现有技术中，通常只在加热器上设置有限的局部壁温监测点，由于局部壁温监测点的检测范围有一定局限性，可能导致这些局部壁温监测点与传热恶化点存在位置偏差，所以，现有技术中，由于无法及时有效追踪传热恶化点，从而无法自动对加热器功率进行控制，可能导致加热器损坏。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备，能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温，进而根据壁温最大值和壁温限值控制流体加热器的功率。
[0005]一方面，本申请实施例提供一种流体加热器的功率控制方法，该方法包括：
[0006]获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
[0007]获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
[0008]根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
[0009]根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
[0010]在其中一个实施例中，上述涉及的根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的步骤，可以具体包括：
[0011]针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：
[0012]步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为流体加热器的第
一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i
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1个控制体的出口温度和出口压力；根据第i个控制体的进口压力和进口温度，确定第i个控制体和第一焓值；
[0013]步骤二、根据第i个控制体的第一焓值，确定第i个控制体的第二焓值；
[0014]步骤三、根据流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定第i个控制体的出口压力；
[0015]步骤四、根据第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
[0016]步骤五、根据第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；
[0017]步骤六、根据第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；
[0018]步骤七、根据第i个控制体的第一密度、加热段内径和第一进口流量，确定第i个控制体的第一速度；以及根据第一进口流量、第i个控制体的第二密度和加热段内径，确定第i个控制体的第二速度；
[0019]步骤八、根据第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；
[0020]步骤九、根据第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第二努塞尔数；
[0021]步骤十、根据第i个控制体的第一努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定第i个控制体的第一壁温；以及根据第i个控制体的第二努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定第i个控制体的第二壁温。
[0022]在其中一个实施例中，上述涉及的根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率的步骤，还可以具体包括：
[0023]确定流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的最大值；
[0024]在最大值大于或等于壁温限值的情况下，增大流体加热器的进口流量，并在流体加热器出口处设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器的进口流量达到最大允许流量；
[0025]在最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长；根据第二加热功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器第一加热功率达到最大加热功率。
[0026]在其中一个实施例中，上述涉及的方法还可以包括：
[0027]在最大值大于或等于壁温限值的情况下，生成报警信息。
[0028]在其中一个实施例中，上述涉及的方法还可以包括：
[0029]在最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量的情况下，将流体加热器的加热功率降低至预设功率下；根据预设功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤。
[0030]在其中一个实施例中，上述涉及的在获取控制流体加热器在第一加热功率下对流体加热器内的流体进行加热的步骤之前，该方法还可以包括：
[0031]获取流体加热器的进口流量目标值，调节进口流量为第一进口流量，第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内；
[0032]获取流体加热器的加热段内径、出口温度目标值，和流体加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体加热器的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，所述流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；根据所述第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个所述控制体的第一壁温和第二壁温，以得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；根据所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制所述流体加热器的加热功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个所述控制体的第一壁温和第二壁温，以得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温，包括：针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为所述流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，所述第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i
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1个控制体的出口温度和出口压力；根据所述第i个控制体的进口压力和进口温度，确定所述第i个控制体的第一焓值；步骤二、根据所述第i个控制体的第一焓值，确定所述第i个控制体的第二焓值；步骤三、根据所述流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、所述第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定所述第i个控制体的出口压力；步骤四、根据所述第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定所述第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据所述第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定所述第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；步骤五、根据所述第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据所述第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；步骤六、根据所述第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据所述第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；步骤七、根据所述第i个控制体的第一密度、所述加热段内径和所述第一进口流量，确定所述第i个控制体的第一速度；以及根据所述第一进口流量、所述第i个控制体的第二密度和所述加热段内径，确定所述第i个控制体的第二速度；步骤八、根据所述第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据所述第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；步骤九、根据所述第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定所述第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据所述第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热
关系式，确定所述第i个控制体的第二努塞尔数；步骤十、根据所述第i个控制体的第一努塞尔数、所述第一加热功率、所述加热段内径、所述加热段长度、所述第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定所述第i个控制体的第一壁温；以及根据所述第i个控制体的第二努塞尔数、所述第一加热功率、所述加热段内径、所述加热段长度、所述第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定所述第i个控制体的第二壁温。3.根据权利要求1
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2任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光旭，黄彦平，王俊峰，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：