[发明专利]一种管道流体非介入式测温方法、电子设备、存储介质

说明书

本发明提供一种管道流体非介入式测温方法，包括以下步骤：计算管道外壁与空气的自然对流换热系数，计算管道内壁面的对外换热系数，计算管道内流体中心与内壁面的温度偏差补偿系数，计算管道流体中心与管道外壁面温度偏差补偿系数，计算管道流体中心温度。本发明涉及一种电子设备和存储介质，用于执行一种管道流体非介入式测温方法。本发明可实现化工工业管道内流体中心的高精度、高可靠的温度测量。无需考虑环境条件，也不干涉工艺过程，显著提高系统安全性，免除了开孔工艺所需的成本，大幅降低设备成本。

技术领域

本发明涉及管道流体测温技术领域，尤其涉及一种管道流体非介入式测温方法、电子设备、存储介质。

背景技术

几乎所有的化工工艺过程都需要温度测量。其目的是保证系统安全，保证产品质量，提高工艺效率。传统的流体温度测量技术是通过将带导热保护套管的温度传感器直接插入流体(通常位于容器或管道中)进行。流体由液体、胶状体或气态的物质组成，通常也有这些物质的混合物，也可以包含固体颗粒。流体在化学上具有腐蚀性和磨蚀性，它可能处于静止状态，也可能高速流动。

传统的与流体接触的温度测量有很多的困难。为了可靠和安全，必须克服这些困难，这导致高昂的成本。在规划和设计管道时开测温孔，通过测温孔将温度传感器插入流体，产生了成本。开孔需要法兰和结构加固，这些结构必须满足一些最严格的安全要求。导热保护套管设计用于保护温度传感器免受化学和机械应力的影响。磨蚀性灰尘或沙子在高速下穿过管道情况，是一项高难度的挑战。由于磨料介质和化学腐蚀性介质都可能导致导热保护套管的严重损伤，因此必须定期检查和更换这些导热保护套管。特殊的导热保护套管材料会导致高昂的额外费用。如检查导热保护套管或更换导热保护套管时，必须要设备退出运行，通常还需要完全清空管道内部物质。此外，如果在管道中使用导热保护套管可能会增加清洁成本。

除了增加的成本，安全方面也非常重要。放在流动介质中的导热保护套管，由于涡流的作用，可能发生振动，在极端情况下，甚至破损。这不仅对工艺设备，而且对外界环境都会带来严重后果。1995年，在日本的蒙州核电站，由于涡流形成而导热保护套管断裂，大量泄漏钠，导致系统发生化学反应，钢部件熔化后产生过多热量，事故严重。ASMEPTC19.3TW2010及以后的规范和标准，以及2016年对导热保护套管稳定性的规范和标准随着时间的推移变得更加严格，因此维护和更换成本也有所增加。如果流体温度可以在管道之外以非介入的可靠方式测量，就可以消除上述安全风险和高成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管道流体非介入式测温方法，解决了传统管道流体温度测量需要考虑环境条件，干涉工艺过程，安全性差，成本高，灵活度低，精度低和可靠性差的问题。

本发明提供一种管道流体非介入式测温方法，得到最终结果的计算过程具体可分为两种不同的算法，包括解析算法和经验公式算法。解析算法包括以下步骤：

计算管道外壁与空气的自然对流换热系数，采用大空间自然对流实验关联式计算管道外壁与空气的自然对流换热系数；

计算管道内壁面的对外换热系数，通过所述管道外壁与空气的自然对流换热系数、管道外半径、管道内半径和管道壁材料的导热系数计算管道内壁面的对外换热系数，通过所述管道外壁与空气的自然对流换热系数和所述管道内壁面的对外换热系数计算管道内壁面温度的算法模型系数；

计算管道内流体中心与内壁面的温度偏差补偿系数，通过所述管道外壁与空气的自然对流换热系数、管道内流体的导热系数和管道外壁直径计算管道内流体中心与内壁面的温度偏差补偿系数；

计算管道流体中心与管道外壁面温度偏差补偿系数，通过所述管道内壁面温度的算法模型系数和所述管道内流体中心与内壁面的温度偏差补偿系数计算管道流体中心与管道外壁面温度偏差补偿系数；

计算管道流体中心温度，通过所述管道流体中心与管道外壁面温度偏差补偿系数、管壁外管壁处温度和管道外面环境空气温度计算管道流体中心温度。