[发明专利]一种基于温度推算气体浓度的方法

权利要求书

1.一种基于温度推算气体浓度的方法，其特征在于，将空气组分和低温工质泄漏后形成的低温蒸气视为理想气体，取任一单元体，定义任一j时刻时空气组分与饱和态低温蒸气混合过程为绝热混合；确定单元体能量守恒方程和质量守恒方程，在环境条件已知情况下，调用NIST物性数据库，通过监控测点温度的变化，利用绝热混合理论推算出j时刻低温蒸气浓度；

单元体中的空气包含氧气、氮气和水蒸气，外部热量输入包括地表换热和太阳辐射；

初始状态下单元体内部为温度的纯质湿空气，氧气、氮气在干空气中的初始体积分数分别为21％、79％；

j时刻单元体温度为此时单元体内温度为的纯质湿空气，被温度为T_v,sat的低温蒸气冷却至温度温度为T_v,sat的低温蒸气被温度为的纯质湿空气加热至温度

若则前后状态无变化，低温蒸气浓度相等；

单元体的能量守恒方程为：

其中：为j时刻空气组分i的质量；为温度下j时刻空气组分i的平均比热容；为j时刻与0时刻混合气体的温差；为j时刻绝热系统的饱和低温蒸气的质量；为温度下j时刻低温蒸气的平均比热容；为j时刻低温蒸气的温度与其对应大气压力下饱和温度T_v,sat的差值；为j时刻水蒸气冷凝或凝华的质量；为j时刻水蒸气冷凝或凝华的相变潜热；j时刻与0时刻混合气体的温差如下：

j时刻低温蒸气的温度与其对应大气压力下饱和温度T_v,sat的差值如下：

j时刻水蒸气冷凝或凝华的相变潜热如下：

其中，h_l→v、h_s→l分别代表液态水的气化潜热和冰的熔解热，为露点温度。

2.根据权利要求1所述的一种基于温度推算气体浓度的方法，其特征在于，单元体的质量守恒方程如下：

其中，分别代表j时刻氧气、氮气、低温蒸气的体积分数，为j时刻氧气、氮气、低温蒸气的质量，V_c为单元体体积，为j时刻水蒸气的质量，分别为j时刻氧气、氮气、低温蒸气的密度。

3.根据权利要求2所述的一种基于温度推算气体浓度的方法，其特征在于，j时刻氧气的体积分数如下：

j时刻氮气的体积分数如下：

j时刻水蒸气的体积分数如下：

j时刻混合气体的含湿量d^j具体如下：

j时刻混合气体的相对湿度具体如下：

其中，p_s,H2O为水蒸气的分压力，分别为露点温度j时刻混合气体温度对应的水蒸气分压力，p_s,H2O的计算公式如下：

其中，T代表任意温度。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于温度推算气体浓度的方法，其特征在于，露点温度计算如下：

其中，为湿度。

5.根据权利要求1所述的一种基于温度推算气体浓度的方法，其特征在于，调用NIST物性数据库，分别查询以下数据：

压力为p₀，温度为工况下，氧气、氮气、低温蒸气的密度

压力为温度为工况下，水蒸气的密度

压力为p₀，温度为工况下，氧气、氮气、水蒸气、低温蒸气的比热

压力为p₀，温度为工况下，低温蒸气的比热