[发明专利]一种基于温度变化测量水体含沙量的方法

权利要求书

1.一种基于温度变化测量水体含沙量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1)向容器内注入质量为m_水的清水，利用针式电子温度计测量清水的初始温度T₁；

步骤2)启动设计的加热仪器对容器内清水进行加热，控制整个电路保持固定的电压U、电流I；对清水持续加热t秒，读取加热t秒时水体的温度T₂；

步骤3)根据初始温度T₁和加热后水体的温度T₂，计算清水加热前后的温差△T＝T₂-T₁；

步骤4)计算步骤1)至步骤3)中的能量损失率η；

步骤5)重复步骤1)与步骤2)中的操作，共测量n组，计算能量损失率η_x，其中X＝1……n，n为正整数，取平均数作为最终采用的能量损失率；

步骤6)称取质量为m_Y的不同重量的模型沙，分别投入Y个相同容器内的相同体积的清水中，配制成不同浓度的浑水水体；

步骤7)令参数K等于模型沙的质量与水的质量的比值，确定水体含沙量与参数K的关系式；

步骤8)对步骤6)配制好的不同浓度的浑水水体重复步骤1)至步骤3)，记录每一瓶浑水的加热前、后的温度，并计算得到温差△T_Y，Y为正整数；

步骤9)根据步骤6)和步骤7)建立浑水水体上升的温度△T_Y与参数K的关系式；

步骤10)根据步骤8)和步骤9)的结果，建立水体含沙量与浑水水体上升的温度△T_Y的关系式；

步骤11)测量持续加热t秒浑水上升的温度，即根据步骤10)中的关系式得到水体含沙量；

步骤7)中，所述的水体含沙量与参数K的关系式计算步骤如下：

参数K＝m_沙/m_水，则浑水水体的体积Vs为：

Vs＝Km_水/ρ_沙+m_水/ρ_水；

则得到水体含沙量与参数K的关系：

S＝m_沙/Vs＝Km_水/(Km_水/ρ_沙+m_水/ρ_水)＝K/(K/ρ_沙+1/ρ_水)；

式中，S为水体含沙量，单位kg/m³；m_沙为水体中泥沙的质量，单位kg；ρ_沙为泥沙的密度，单位kg/m³；ρ_水为水的密度，单位kg/m³；

步骤9)中，所述的浑水水体上升的温度△T_Y与参数K的关系式计算步骤如下：

浑水水体温度上升△T_Y时所需的热量为：

E₁₁＝C_水m_水△T_Y+C_沙m_沙△T_Y＝(C_沙K+C_水)Vs△T_Y/(K/ρ_沙+1/ρ_水)；

加热装置实际提供的热量为：E₂₂＝(1-η)UIt，则有：

(1-η)UIt＝(C_沙K+C_水)Vs△T_Y/(K/ρ_沙+1/ρ_水)；

即得到浑水水体上升的温度△T_Y与参数K的关系式：

K＝[(1-η)UIt/ρ_水Vs△T_Y-C_水]/[C_沙-(1-η)UIt/ρ_沙Vs△T_Y]；

式中，C_沙为泥沙的比热容；C_水为水体比热容，m_水为水体的质量，△T_Y为升高的温度，U为电压，I为电流，t为加热时间；E₁₁为浑水水体温度上升△T_Y时所需的热量；E₂₂为加热装置实际提供的热量，其余参数含义同前。