一种海水沿输水管输送过程中冷量损失的测量方法，包括沿输水路径测量海水底层的温度，将输水路径按照测量点分成多个区间，再按照每个区间两端点的温度，将每一个区间上的温度表示为随距离变化的线性函数，从取水端开始计算得到第一段区间末端管内海水温度，然后依次递推计算至最后一段区间，得到终点的海水温度，最后计算出整个输水过程中海水冷量的损失量。可根据终点的海水温度评估海水是否有利用价值，即当该温度小于14℃时有利用价值。本发明专利技术从科学的角度分析了输水过程中海水冷量损失的原因，测量方法方便简单，计算速度快，效率高，并且可通过修改相关参数实现不同状况下的冷量损失计算，实现了在正式开采之前对黄海冷水团利用价值的评估。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，用于测量海水由海底输送至岸上过程中冷量的损失。
技术介绍
在全球气候变化的背景下，我国的可持续发展面临着环境恶化和能源短缺的限制。合理有序的开发海洋可再生绿色能源，替代传统的化石能源，对我国的可持续发展意义重大，关系到人民群众的切身利益。随着对海洋资源的探索与开发，海水的温差能渐渐为人们所重视，以海水源热泵技术为基础的海水空调技术逐渐发展起来，如何将深海冷水输送至岸上并且保证冷量损失尽可能小是摆在人们面前的一个新课题，而其中主要部分便是输水过程中冷量损失的测量。一种简便而且适用于测量不同材质、不同半径、不同内摩擦系数、不同输水距离和不同速度下的冷量损失问题的方法可以很快的提供出输水工程中的管道技术指标，完成对工程可行性的评估。
技术实现思路
本专利技术目的是提供，能够方便快捷地测量海水由海底输送至岸上过程中冷量的损失，以克服现有技术的不足。本专利技术的技术构思是从输水过程中管内海水温度上升的原因出发进行分析，将无规则的管外温度随输水距离增加而变化的数据进行分段线性处理，通过递推公式完成对整个输水过程中冷量损失测量，并可以将相关表达式写入程序。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案，其特征是包括以下步骤I)利用调查船出海沿输水路径测量海水底层的温度，包括沿输水路径选取多个包含输水路径起点、即取水端和终点在内的测量点，且使相邻两个测量点的最大间距不超过1000m，测得所选取的测量点的海水底层温度，并同时利用调查船的走航测得各个测量点间的距离；2)将输水路径按照测量点分成多个区间，再按照每个区间两端点的温度，将每一个区间上的温度表示为随距离变化的线性函数，所述的距离即为区间端点之间的距离；3)计算终点的海水温度利用已经测量到的取水端的海水初始温度T1和管内输水速度V，以及步骤2)获得的每一个区间上的温度随距离变化的线性函数，从取水端开始计算，首先计算出管内温度在第一段区间中随距离变化的直线斜率C(I)，进而得到第一段区间末管内海水温度T#(2);在计算完第一段区间管内海水温度的基础上以T @(2)为第二段区间管内海水初始温度，计算第二段区间末端管内海水温度，然后依次递推计算至最后一段区间，得到终点的海 水温度T @ (n)；4)计算出整个输水过程中海水冷量的损失量。在上述步骤I中，还包括调查船出海沿输水路径测量各个测量点的经度、纬度，并根据作为区间端点两个测量点的经纬度计算区间两个端点间的距离。在上述步骤3中，计算出管内温度在第一段区间中随距离变化的直线斜率，包括首先利用管内流体因管内管外热传导而导致热量增加的计算公式Qpl^‘A，其中k为导热 UlIb系数，A为输水管的外侧面面积，f为温度的梯度，来计算单位质量海水由热传导所吸收的热量Qa ;其次利用海水沿程损失的机械能的计算公式fra|hf，其中m表示重量为m千克的海水，g为重力加速度，hf表示沿程水头损失，来计算单位质量海水势能转化为热能的能量Qb ;然后根据已得到的Qa和Qb，利用公式QJQb=Cci A T，得到管内海水温度在第一段区间随距 离变化的直线斜率c (I)，其中Ctl为海水的比热容，A T为管内温度在第一段区间上的升高量。在上述步骤3中，第一段区间末管内海水温度T#⑵的计算步骤是T内⑵=I\+C⑴[X⑵-X⑴]，其中T1是取水端的海水温度，[X⑵-X⑴]为第一段区间的间距。在上述步骤4中，计算出整个输水过程中单位质量海水冷量的损失量是=CtlO^(n) -T1)。在上述步骤4)之后还包括5)评估海水是否有利用价值的步骤，即判断(n)是否超过141，当Trt (n)小于14°C时有利用价值。本专利技术从科学的角度分析了输水过程中海水冷量损失的原因，测量方法方便简单，计算速度快，效率高，并且在程序计算中可通过修改相关参数实现不同状况下的冷量损失计算，实现了在正式开采之前对海洋冷水团利用价值的评估，填补了当今在这类问题的处理上的这块空白。附图说明图I是输水管在水面以下的立体示意图。图2是输水管在海平面上的二维投影示意图。图3是管外温度随输水距离变化的曲线图。图4是沿输水路径将每一个区间上的温度表示为折线的示意图。图5是经本专利技术测量之后管外温度与管内温度随输水距离变化的示意图。具体实施例方式如图I所示，位于水面以下的输水管相当于一条空间曲线，具有三个方向的维度，因此调查一条输水管各处的温度情况需要掌握输水管上各个测量点的经度、纬度、深度此外还有温度，而本专利技术不需要深度来参与计算，因此深度这一维度可以略去，所以问题可以转化为掌握各个测量点的经度、维度和温度，并且温度可以表示为随不同经纬度变化的数据形式。输水管在海平面上的投影如图2所示，是一个可以用经纬度来表示的二维曲线；利用调查船出海沿输水路径选取多个测量点(如图1、2中的黑色方块所示)，并测得各个测量点之间的距离，从而可以将经纬度坐标转化为一维坐标，即不同测量点之间的位置关系可以完全用距离来表示，调查船同时测得各个测量点处的海底温度，这是因为输水管总是位于海底，因此海底温度即为输水管外的海水温度，经过上述两种测量之后即将原先温度随经维度变化的数据形式转化为温度随输水距离变化的数据形式，如图3所示为实际情况下管外温度随输水管长度变化曲线图。由于数据是沿输水路径每隔一段采集的，满足分段这一条件，将其连成折线图，SP分段线性处理后的温度折线图，如图4所示。由于两个测量点的间距在IOOOm以内，在该区间内管外温度是线性变化的。利用现有的热传导导致的热量增加的计算公式以及沿程损失海水势能的计算公式，可以计算出第一个区间末端(即第二个测量点)的管内温度T@(2)，并以T#⑵作为第二个区间的初始温度来计算第二个区间末端(即第三个测量点)的管内温度，依次递推直至计算出输水管终点的海水温度。最后可根据输水管终点的海水温度来评估海水是否有利用价值。 上述过程可以编入程序，只要对初始数据进行简单处理，制作成简单数据文件，便可计算得到冷量损失。下面给出本专利技术的具体实施方式，用来对本专利技术做进一步的描述。I)利用调查船出海沿输水路径测量海水底层的温度，包括沿输水路径选取多个包含输水路径起点、即取水端和终点在内的测量点，且使相邻两个测量点的最大间距不超过1000m，测得所选取的测量点的海水底层温度，并同时利用调查船的走航测得各个测量点间的距离；还可同时测量各个测量点的经度、纬度，以作为计算任意两个测量点间距离的根据；实际操作中对各测量点按输水路径次序进行编号，表示为1，2，……i，……n ;各测量点的海水底层温度记为Ti,其中i e {I,……，n};各测量点经纬度可表示为Ion(i)、lat(i)，其中i E {I,……，n};相邻两点间距离可根据调查点所处位置求得，记为I (i)表示i到i+1的距离，其中i e {I,……，n-l};将1之前的每一段l(i)累加起来记为x(i)，x(i)表示输水距离。便可以得到一个海水底层温度Ti可以用输水距离x(i)来表示的数据。2)将输水路径按照测量点分成多个区间(例如若有n个测量点，则最多可分成n-1个区间，若分成的区间小于n-1个，即存在其两个端点不是相邻测量点的区间，此时就可以通过两个端点的经纬度来测量区间距离了)，再按照每个区间两端点的温度，将每一个区间上的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海水沿输水管输送过程中冷量损失的测量方法，其特征是包括以下步骤 1)利用调查船出海沿输水路径测量海水底层的温度，包括 沿输水路径选取多个包含输水路径起点、即取水端和终点在内的测量点，且使相邻两个测量点的最大间距不超过1000m，测得所选取的测量点的海水底层温度，并同时利用调查船的走航测得各个测量点间的距离； 2)将输水路径按照测量点分成多个区间，再按照每个区间两端点的温度，将每一个区间上的温度表示为随距离变化的线性函数，所述的距离即为区间端点之间的距离； 3)计算终点的海水温度 利用已经测量到的取水端的海水初始温度T1和管内输水速度V，以及步骤2)获得的每一个区间上的温度随距离变化的线性函数，从取水端开始计算，首先计算出管内温度在第一段区间中随距离变化的直线斜率c (1)，进而得到第一段区间末端管内海水温度T@(2); 在计算完第一段区间管内海水温度的基础上以T#(2)为第二段区间管内海水初始温度，计算第二段区间末端管内海水温度，然后依次递推计算至最后一段区间，得到终点的海水温度T # (n )； 4)计算出整个输水过程中海水冷量的损失量。2.根据权利要求I所述的冷量损失的测量方法，其特征是在上述步骤I中，还包括调查船出海沿输水路径测量各个测量点的经度、纬度，并根据作为区间端点两个测量点的经纬度计算区间两个端点间的距离。3.根据权利要求I所述的冷量损失的...
【专利技术属性】
技术研发人员：于华明，鲍献文，张义敏，于海庆，马杰，
申请(专利权)人：于华明，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。