[发明专利]一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法

权利要求书

1.一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，包括：

利用超声波流量计和管道式温度传感器，测试增压供水系统低流量供水时管道内的水温T₀和流量Q；根据所述管道内的水温T₀，确定水和冰的物性参数，所述物性参数包括水的密度ρ、粘度υ、导热系数λ_L、热扩散系数α_L和凝固点T_f，以及冰的导热系数λ_S和相变潜热L；并确定管道入口到被测位置处的距离z；

通过贴片式温度传感器，测试管道壁面温度T_w，若所述管道壁面温度T_w≦T_f，则判定管道内有结冰发生，需进一步检测结冰厚度；

根据管道流量Q和管道直径D，确定管道内水的平均流速V，其公式为：

根据所述管道内水的平均流速V、管道直径D、粘度υ，确定雷诺数Re；根据管道内水的粘度υ和热扩散系数α_L，确定普朗特数Pr；

根据所述管道内水的温度T₀、凝固点T_f、密度ρ、导热系数λ_L、热扩散系数α_L和相变潜热L，确定无量纲液相导热系数Λ_L；根据管道内水的热扩散系数α_L、冻结时间、管道直径D，确定无量纲冻结时间τ；

根据所述管道入口到被测位置处的距离z、管道直径D、雷诺数Re、普朗特数Pr，确定无量纲距离z^*；

根据所述管道内水的温度T₀、凝固点T_f和管道壁面温度T_w，以及水的导热系数λ_L和冰的导热系数λ_S，确定无量纲冻结参数B；并得到与无量纲距离z^*和γ_m有关的级数A(z^*)，γ_m为0阶贝塞尔函数的正根；

根据所述无量纲液相导热系数Λ_L、无量纲冻结时间τ、无量纲距离z^*、无量纲冻结参数B和级数A(z^*)，确定无量纲冰层厚度e^*；

根据所述无量纲冰层厚度e^*和管道直径D，确定实际冰层厚度e。

2.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定雷诺数Re公式为：

3.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定普朗特数Pr公式为：

4.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定无量纲液相导热系数Λ_L公式为：

5.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定无量纲冻结时间τ公式为：

6.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定无量纲距离z^*公式为：

7.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，确定无量纲冻结参数B公式为：

8.根据权利要求1所述一种基于管壁温度条件检测瞬态增压供水管道结冰厚度方法，其特征在于，与无量纲距离z^*和γ_m有关的级数A(z^*)获取公式为：