【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及提供用于确定边界热阻(thermal resistance)数据和/或用于提供流经管道的流体的温度数据的计算机实现的方法、用于提供流经管道的流体的温度数据的系统以及相应的计算机程序产品。
技术介绍
1、作为用于工艺控制的主要控制参数中的一个，温度的确定对于设施的安全运行至关重要。确保工艺介质的温度测量准确且可重复是重要的。
2、传统的温度测量是通过如下步骤来实现的：将侵入式传感器(例如，热电偶套管)引入到管道中，使得在工艺流中进行测量。替代地，将表面温度传感器放置在管道/容器的壁的表面处，以便测量该表面的温度，并相应地确定介质在壁的另一侧处的温度。
3、温度是工艺设施进行安全和高效操作的重要参数，并且在许多情况下，这些技术不足以检测到异常或危险情况。事实上，现实中存许多这样的情形：在穿过和沿着管道/容器的温度场中存在空间不均匀性。现有技术水平的侵入式或非侵入式传感器会无法捕捉到这些情况。
4、鉴于以上内容，本专利技术的目的是提供用于确定边界热阻数据和/或提供流经管道的流体的温度数据的经改进方法。特别地，本专利技术的目的是提供具有更准确的边界层热阻计算的方法，在该方法中可确定流数据。
5、鉴于以上内容，本专利技术的目的是提供用于提供流经管道的流体的温度数据的经改进方法。特别地，本专利技术的目的是提供具有更准确的边界层热阻计算的方法，在该方法中可确定流数据。
6、在阅读以下描述时这些和其他目的变得显而易见的且通过独立权利要求的主题所解决。从属权利要求参考本专利
技术实现思路
1、根据本公开的第一方面，提供了一种用于确定边界层的边界热阻数据以及可选地用于提供流经管道的流体的温度数据的计算机实现的方法：
2、-从第一温度传感器获得第一温度数据，该第一温度传感器布置在
3、第一管道区段处；
4、-从第二温度传感器获得第二温度数据，该第二温度传感器布置在
5、第二管道区段处，其中，
6、-第一温度传感器为非侵入式温度传感器，并且第二温度传感器为
7、侵入式温度传感器；
8、-提供工艺条件数据；
9、-基于所述工艺条件数据；和/或基于第一温度数据和/或第二温度数据来确定邻近管道的壁的内表面的流体的边界层的边界热阻数据；
10、-可选地，至少基于第一温度数据和/或第二温度数据以及边界层的边界热阻数据来确定流体的温度数据；以及
11、第一温度传感器和第二温度传感器布置成在空间上是偏移的。这意味着，第一温度传感器和第二温度传感器沿纵向和/或周向方向上彼此间存在距离。第一管道区段和第二管道区段描述了布置有第一温度传感器和第二温度传感器的位置。
12、附加地，可由第三温度传感器提供或测量环境温度。通过将环境或周围温度考虑在内，可实现更好的测量。
13、第一温度传感器和第二温度传感器布置在管道的壁的外表面上。管道的壁的外表面可包括围绕该管道布置的隔热材料。第一温度传感器和第二温度传感器可以例如直接布置在管道上，或布置成具有一个区段延伸到隔热材料外部。
14、第一温度数据可包括管道的表面温度的数据，并且第二温度数据可包括在管道内部的流体的温度数据。所提供的数据类型取决于所使用的传感器类型。
15、边界层可以被描述为流体的这样的层，即，它邻近管道的壁的内表面。与主流流体相比，边界层的流是相对缓慢的。该层有它自己的热阻，并且有助于流动流体的主体温度与壁温度之间的温度差。
16、测量的准确性尤其取决于对边界层热阻的正确估计。边界层热阻是邻近管道的壁的内表面的流体层的热阻，并且是将表面温度和流体温度相联系的整体热阻网络中的重要组成部分。由于流型变化、测量点距管道入口的距离、上游流扭曲特征以及自然对流或浮力效应所致，边界层热阻的变化引起所测量温度的漂移。
17、该方法包括预测和/或比较模型，其中，可预测表面温度并将其与测得的表面温度进行比较。所预测的表面温度和测得的表面温度可以是基于第一温度数据和第二温度数据。更精确地说，第一温度传感器提供测得的表面温度，并且第二温度传感器用于预测表面温度。也许还可能的是，比较模型使用标称温度作为参考或使用标称温度来预测表面温度。与预测值的差可以用于确定是否存在分层和温度分布两者。
18、工艺条件数据可以包括标称工艺条件。工艺条件数据包括对于计算或估计边界层的热阻及随后管道内部的流体的温度所必要的数据。工艺条件数据还用于确定流数据。可以手动输入或者由另外的传感器提供工艺条件数据。还可能的是，离线实施相对应的计算。
19、可能的实施例包括：基于比较模型使用第一温度数据和第二温度数据以及工艺条件数据来确定流体的流数据。
20、流数据可以包括流动状态数据和/或流型数据和/或分层数据和/或流分配(allocation)数据。流动状态数据包括是否存在分层的信息。流型数据包括流是湍流、过渡流还是层流的信息。流分配数据指示管道内部是否存在任何积聚或分配，例如结晶物和冷凝物积聚。流数据还包括产品成分是否存在任何浓缩。
21、根据另外的实施例，工艺条件数据包括第一温度传感器和/或第二温度传感器到参考点、特别是到管道的特征部的距离数据。此类特征部可以是管道的入口或弯曲部。
22、根据另一个实施例，工艺条件数据包括流速数据、粘度数据、密度数据和管道直径数据。利用该数据，可计算雷诺数。雷诺数有助于预测不同流体流动情况下的流动模式。
23、根据另外的实施例，工艺条件数据包括流体的粘度数据、热导率数据和比热容数据。基于这些数据，可计算普朗特数。普朗特数被定义为动量扩散率与热扩散率的比率。
24、雷诺数、普朗特数和温度传感器的距离数据有利于确定或估计边界层的热阻的精确值。换言之，边界层的热阻至少取决于雷诺数、普朗特数和温度传感器到参考点的距离。
25、在另一个实施例中，工艺条件数据包括管道的曲率半径数据和直径数据。具有半径为r的曲率的弯曲部是流扰动，且因此曲率数据对于确定流数据是有利的。曲率数据和直径数据也是用于确定边界层的热阻的精确值的另外因素。
26、根据实施例，工艺条件数据包括压力数据和/或管道材料数据和/或壁厚数据。这些数据有助于估计边界层的热阻的更精确的值。可以测量或手动输入这些数据。
27、根据实施例，确定热阻网络；
28、其中，
29、热阻网络包括外部热阻数据、隔热件热阻数据、管道热阻数据和边界热阻数据。优选地根据以上方法中的一者来估计边界热阻。其余热阻例如是测得的、已知的或计算的。
30、根据另外的实施例，基于第一温度数据来预测表面温度；并且基于第二温度数据使用所预测的表面温度与测得的表面温度之间的差来确定流动状态，特别是是否存在分层。
31、例如，至少一个传感器测量管道的表面温度并被放置在管道系统(pip本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于确定边界层(15)的边界热阻数据(Rbl)的计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，
12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，
13.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二温度数据(T2)提供所预测的表面温度(Tsp)和测得的侵入式温度(Tinv)，其中，
<...【技术特征摘要】
1.一种用于确定边界层(15)的边界热阻数据(rbl)的计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
9.根据前述...
【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·格布哈特，古鲁帕萨德·佐萨雷，苏巴希什·达斯古普塔，帕特里克·阿克曼，威廉·达克，卡斯滕·施罗德，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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