[发明专利]一种用于研究储油罐热油喷洒加热过程最优参数确定方法

权利要求书

1.一种用于研究储油罐热油喷洒加热过程最优参数确定方法，其特征在于：

一、根据实际生产过程中影响储油罐热油喷洒加热效果的因素，以喷洒介质温度、喷洒介质流量、加热喷头直径及加热喷头所连接的弯管的角度为决策变量；

二、获取不同参数下实验储罐内的热油喷洒加热过程的实测数据，以场协同角、均匀度、加热效率及平均升温速度作为评价加热效果的指标，并且通过专家打分法确定各指标的权值，计算得到目标函数；

(1)协同角β为：

式中：Re_x为雷诺数，Nu_x为努塞尔数，Pr为普朗特数，β是速度矢量和温度梯度▽T矢量的夹角；

(2)对于n维欧式空间均匀度L为：

式中：在n维欧式空间内的点集S，是可数的，对于其中任意x_i∈S，i＝1，2……n，x_i的最近临体记为MP(x_i)，M(x_i)＝d(x_i,MP(x_i))为x_i的临近距离，将以x_i为球心，M(x_i)/2为半径的封闭球作为B(x_i)，其为x_i的独占球，体积记为v(x_i)；x_i的外切封闭体有无限多，记其中之一为CU(x_i)，作为x_i的独占体，体积记为vc(x_i)；令为点集的总独占球体积，A_v表示总区域体积；V_n(1)为半径是1的n维球的体积；

(3)加热效率η为：

式中：T_ave,t为t时间后的实验罐内介质的平均温度，T_ave为t时间前的实验罐内介质的平均温度，Q为加热喷洒过程的平均流量，V为t时间前的实验罐内介质的体积，T_in为热油喷洒温度；

三、以场协同角、均匀度、加热效率及平均升温速度作为评价加热效果的指标计算得出目标函数后，通过决策变量和目标函数建立支持向量机模型；

四、基于支持向量机模型，生成大小为M的初始种群，采用遗传算法对目标函数进行优化；

五、将最优化变量作为实验参数进行室内模拟实验，得到相应目标函数，与支持向量机结果的误差超出一定范围，将该实验得到的目标变量和目标函数添加到训练样本集，重复步骤三和步骤四，至实验得到的目标函数与支持向量机结果的误差小于一定范围。

2.根据权利要求1所述的用于研究储油罐热油喷洒加热过程最优参数确定方法，其特征在于：所述的决策变量的约束条件为生产过程中设备参数的变化范围。

3.根据权利要求2所述的用于研究储油罐热油喷洒加热过程最优参数确定方法，其特征在于：所述的实验储罐内的热油喷洒加热过程使用的实验装置包括实验储罐()、矩形腔体(1)、粒子图像测速装置、数据采集控制系统(7)、加热装置(9)，实验储罐(3)、矩形腔体(1)均为透明的，且二者材质相同，实验储罐(3)设置于矩形腔体(1)内，实验介质充满矩形腔体(1)与实验储罐(3)之间；实验储罐(3)具有浮顶，浮顶布置多个测试孔，测试管(6)穿过测试孔伸入实验储罐(3)内，伸出浮顶部分通过导线与数据采集控制系统(7)相连，测试管(6)安装多个温度传感器；罐壁底部设置有储罐进口和储罐出口，罐底设置多组加热盘管，每组加热管(10)上等间距布置多个接口，接口可拆卸地连接喷嘴；储罐进口、储罐出口、多组加热盘管进口均与相应的支管路连接，各支管路均设置阀门、温度传感器和流量传感器，并构成实验管路，实验管路的另一端与一组加热箱相连，在加热箱和实验储罐(3)之间安装有一组离心泵，通过切换阀门，使不同支管路间相互连通，切换实验流程，构建不同的实验工况；粒子图像测速装置通过拍摄预先混合在实验介质中的示踪粒子和温度染色剂，获得实验储罐(3)内介质的流动和温度分布数据。

4.根据权利要求3所述的用于研究储油罐热油喷洒加热过程最优参数确定方法，其特征在于：所述的粒子图像测速装置包括图像采集系统(4)、激光光源系统(5)、计算机(2)中的软件系统。