[发明专利]一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化预测方法

说明书

本发明是一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化现象预测方法，其特点是，包括：数据的采集、压降信号预处理、压降信号的递归图分析和基于压降信号递归特征量的传热恶化预警等步骤。能够通过递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数的组合使用确定环状预警流型，只需要在小通道换热器进出口布置压力传感器即可，简单适用，能够及时、高效、准确的预测出并联小通道内发生的传热恶化现象，并且避免了温度监控的高成本和滞后性。适用于航空航天器、电子制冷设备中换热器传热恶化现象的预测。

技术领域

本发明涉及换热设备监测领域，具体地说，是一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化预测方法，应用于预测航空航天器、电子制冷设备中换热器的传热恶化现象。

背景技术

换热设备小通道的结构紧凑，单位面积传热效率高。具有体积小、质量轻、密封性好的优点。因此小通道沸腾传热特性被越来越多不同领域的技术人员所关注。在航空航天，核反应堆，燃料电池等散热量大的设备中都有涉及。其中小通道在解决航空航天器发动机散热冷却问题上展现出极大的优势。但是小通道沸腾传热过程中会存在传热恶化现象(即通道内制冷剂干涸)，会极大的影响传热效率，因此准确预测传热恶化现象以防止影响换热器的传热效率是非常重要的。

现有的换热设备小通道内传热恶化的监测方法主要是通过热电偶监测壁面，当壁面温度突然升高时即通道内出现传热恶化现象。但由于小通道内干涸点出现的位置随机，因此需要布置大量热电偶进行监测，这使得监测成本和维修成本增加。同时使用温度监测通道的传热恶化现象有滞后的特点。因此使用测温设备监测壁面温度并不能作为理想的监测传热恶化的方法。迄今，未见本发明的一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化预测方法的文献报道和实际应用。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的缺点，提供一种科学合理，简单适用，预测及时、准确、效率高的基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化预测方法。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：一种基于压降信号分析的并联小通道换热设备传热恶化现象预测方法，其特征是，它包括以下步骤：

1)数据的采集与预处理

在通道进出口处布置压力测点，安装压力变送器，测量换热设备的进出口压降脉动信号，采集压降信号频率为200Hz，采集的长度为36000点；

2)压降信号预处理

由于压降信号本身受到现场设备以及其它因素影响，是多种频段脉动的叠加体，因此压力变送器采集到压降信号无法直接使用，需要进行去噪处理。采用小波阈值去噪方法对压降信号进行预处理；

3)压降信号的递归图分析

由于小通道的通道沸腾传热本来就属于混沌现象，因此预处理过的压降信号仍然无法直接用来预测通道内的传热恶化现象，需要把压降信号进行递归处理，对步骤2)预处理后的压降信号进行递归特征量提取，得到递归率(RR)、层压性(LAM)和决定论(DET)三个递归特性参数，计算公式为：

①递归率(RR):递归图平面中递归点占整个平面总点数的百分比

式中N为参数个数，R_i,j为顺序模式递归图定义参数，

②层压性(LAM)：表示递归图垂直结构的频率分布

式中

P^ε(v)＝{v_i；i＝1...N_v} (3)

v为垂直结构长度，v_min为垂直结构长度的最小值，N为参数个数，N_v为垂直结构的绝对数，ε是延迟时间，