[发明专利]基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法

权利要求书

1.基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，包括：

建立热蒸汽在管道中运动的基本微分方程；

利用梯形公式代入所述热蒸汽在管道中运动的基本微分方程，建立热蒸汽在管道中流动的稳态差分方程；

建立蒸汽焓值关于蒸汽压强和温度的类线性拟合计算式；

将建立的所述蒸汽焓值关于蒸汽压强和温度的类线性拟合计算式代入所述热蒸汽在管道中流动的稳态差分方程，建立基于蒸汽焓值类线性拟合的蒸汽管道运输模型。

2.根据权利要求1所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，所述热蒸汽在管道中运动的基本微分方程包括：

取一热蒸汽运输管道中的蒸汽微元为分析对象，分析所述蒸汽微元运动状态并建立质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及气体状态方程；

沿管道蒸汽输送方向建立x空间坐标轴，同时建立t坐标轴来表示时间刻度；沿管道方向即x轴方向取一长度为dx的所述蒸汽微元作为分析对象。

3.根据权利要求2所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，分析所述蒸汽微元的运动状态，列出质量守恒方程：

其中，ρ表示蒸汽密度，v表示蒸汽流速，x为沿管道建立的空间坐标轴，t表示时间。

4.根据权利要求3所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，基于动量守恒原理得出所述蒸汽微元的动量守恒方程：

其中，P表示蒸汽压强，g表示重力加速度，θ表示管道倾斜角度；λ表示管道摩擦阻力系数；D表示管道内径。

5.根据权利要求4所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，基于能量守恒原理得出所述蒸汽微元的能量守恒方程：

其中，Q是传输过程中单位质量蒸汽向外界放出的热量，u表示蒸汽内能，h表示蒸汽比焓，s表示管道所在高度。

6.根据权利要求5所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，基于气体状态方程得出所述蒸汽微元的气体状态方程：

P＝ρZRT

其中，Z表示水蒸汽的气体压缩因子，R表示水蒸气的气体常数，T表示蒸汽温度。

7.根据权利要求6所述的基于蒸汽焓值类线性拟合的热蒸汽管道运输仿真方法，其特征在于，将所述蒸汽微元的质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程以及气体状态方程联立，建立所述热蒸汽在管道中运动的基本微分方程：

8.根据权利要求7所述的热蒸汽在管道中流动的稳态差分方程，其特征在于，建立所述热蒸汽在管道中流动的稳态差分方程具体包括：

在稳态情况下，各参数对时间t的偏导数恒为0，得到：

对于稳定流动的蒸汽，所述热蒸汽在管道中运动的基本微分方程由偏微分方程组化为常微分方程组一：

蒸汽视为沿管道方向的一维流体，蒸汽流量与蒸汽密度、流速及管道横截面积存在关系为：

M＝ρvS

其中,M是蒸汽的质量流量，S是管道的横截面积；

蒸汽管道散热损失关系为：

其中，K是管道的总传热系，T0是管道所在环境温度；

将所述蒸汽流量与蒸汽密度、流速及管道横截面积存在关系和所述蒸汽管道散热损失关系代入所述常微分方程组一得：

采用具有二阶精度的梯形公式代入求解常微分方程组二，得到所述热蒸汽在管道中流动的稳态差分方程：

其中，i表示蒸汽微元所对应的微元序号，而i+1表示沿x轴方向的下一个蒸汽微元序号，L为管道长度。