[发明专利]注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法及其装置

权利要求书

1.一种注汽锅炉出口的蒸汽热力参数的计算方法，其特征在于，包括：

获取计算参数，所述计算参数包括：注汽井口蒸汽压力、温度、干度，地面管线参数，地面管线外环境参数；

根据所述计算参数，迭代计算注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失量；

忽略地面管线内压力、重力变化的条件下根据能量平衡定律建立能量控制方程，确定地面管线注汽锅炉出口处蒸汽的干度；

所述计算注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失量包括：

设定所述管线上的预设绝热层外表面温度；

通过所述预设绝热层外表面温度计算所述管线总热阻，通过所述管线总热阻计算管线输气沿程热损失；根据所述管线输气沿程热损失计算绝热层外表面温度；

反复迭代，当所述绝热层外表面温度计算值与设定值满足第一预定精度时，确定所述管线绝热层外表面温度，以获得注汽锅炉出口至注汽井口蒸汽的热损失；

采用如下的计算公式计算单位长度地面管线中的热损失：

上式中，q为单位时间内，单位长度地面管线中的热损失，单位千卡/(小时·米)；T_s为蒸汽温度，单位摄氏度；T_a为环境温度，单位摄氏度；R为单位长度地面管线中的总热阻值，单位(米·小时·摄氏度)/千卡；

所述计算地面管线总热阻包括：

地面管线的总热阻R，根据下述公式进行计算：

上式中，R为地面管线总热阻值，R₁为地面管线内蒸汽与液膜层对流换热的热阻值，R₂为地面管线内蒸汽与污垢层对流换热的热阻值，R₃为管壁的热传导的热阻值，R₄为绝热层热传导的热阻值，R₅为地面管线对空气的强迫对流换热的热阻值，单位均为(米·小时·摄氏度)/千卡；h_f为液膜层对流换热系数，h_p为污垢层对流换热系数，h_fc为绝热层外表面上强迫对流热系数，单位均为千卡/(平方米·小时·摄氏度)；λ_p为地面管线的导热系数，千卡/(米·小时·摄氏度)；r_i为地面管线内半径，r_o为地面管线外半径，r_ins为绝热层外半径，单位均为米；

其中，地面管线对空气的强迫对流换热包括绝热层外表面至大气的对流换热和管外壁至大气的辐射换热；

所述绝热层外表面至大气的对流换热系数h_fc'，其计算公式如下：

上式中，λ_a为空气的导热系数，单位千卡/(米·小时·摄氏度)；Re为雷诺数，通过下式计算得到：

Re＝ν_aD_s/υ_a

上式中，ν_a为风速，单位米/秒；υ_a为空气的运动粘度，单位平方米/秒；D_s为绝热层外径，单位米；其中C，n根据Re按照预定规则进行选取；

管外壁至大气的辐射换热系数h_fc，其计算公式如下：

上式中，ε为管壁外黑度，无因次量；T_a为空气平均温度，单位摄氏度；T_w为绝热层外壁温度，单位摄氏度；

采用如下的计算公式计算绝热层外表面温度：

上式中，h_f为液膜层对流换热系数，h_p为污垢层对流换热系数，λ_p为地面管线的导热系数，千卡/(米·小时·摄氏度)；r_i为地面管线内半径，r_o为地面管线外半径，r_ins为绝热层外半径，单位均为米；q为单位时间内，单位长度地面管线中中的热损失，单位千卡/(小时·米)；T_s为蒸汽温度，单位摄氏度；T_w为绝热层外壁温度，单位摄氏度；

所述根据能量平衡定律计算干度步骤包括：

建立如下能量控制方程：

将注汽井口蒸汽干度x|_z＝L＝x_u作为初始条件，求解上述方程，得到注汽锅炉出口的蒸汽干度计算表达式

从而，锅炉出口的蒸汽干度计算公式为：

上式中，q为单位时间单位长度地面管线中蒸汽的热损失，单位千卡/(小时·米)；z为计算位置与锅炉出口的距离，单位米；G为饱和蒸汽质量流量，单位千克/小时；L_v为汽化潜热，千卡/千克；x_u为注汽井口(地面管线末端)蒸汽干度，无量纲；

上述汽化潜热L_v为干饱和蒸汽的热焓与饱和水的热焓之差，其计算公式为：

L_v＝273×(374.15-T)^0.38＝h_g-h_l；

h_l为饱和水的热焓，单位kcal/kg，其计算公式为：

h_l为饱和水的热焓，单位千卡/千克；其计算公式为：

h_g＝12500+1.88T-3.7×10^-6T^3.2

上式中，T为蒸汽温度，单位摄氏度。