[发明专利]一种管道流体最优水力热力计算方法及其系统

说明书

本发明提供了一种管道流体最优水力热力计算方法及其系统，确定管道各项属性参数以及管道负荷侧流体的需求压强，通过假设管道源侧流体压强，根据平均物性参数计算假设的压降和假设的管道源侧流体压强，计算得到假设的管道负荷侧流体压强，进而迭代计算得到源侧最低压强。在蒸汽管道长距离运输过程中满足负荷侧最低压力、温度下实现蒸汽管道凝结水量最少，或者无凝结水时源侧压力最低；通过减少凝结水量降低水锤隐患提升管道运行安全同时减少热损失提升运行经济效益，通过降低源侧压力提高蒸汽热电联产的发电效率，和热电联产发电、供热矛盾关系下的燃料综合利用效率，多方位减少碳排放。

技术领域

本发明涉及管道能源领域，尤其涉及一种管道流体最优水力热力计算方法及其系统。

背景技术

在管道流体长距离运输过程中，会因阻力产生较大的能量损失，为了防止产生较大的能量损失，就必须降低流体的输送量，但若降低流体的输送量，会导致流体的流动性变差，影响运行效率。

管道流体分为可相变流体和无相变流体。

其中，蒸汽作为可相变流体，在管道长距离运输研究中，现有技术通常对蒸汽管道的温降和压降计算方法进行探究，以减少分析过程中存在的误差，以减少分析过程中的误差，但却很少研究如何根据管道负荷的温度和压强来分析源侧输入蒸汽的最低温度和最低压强，以保证负荷不产生凝结，从而提高蒸汽传输的效率。

无相变流体中，以水和压缩空气为代表，在管道长距离运输过程中，也鲜有针对管道负荷的压强来分析管道源侧输入的最低压强，从而减少能量的浪费，进而达到节能的目。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种管道流体最优水力热力计算方法及其系统，在计算无相变流体管道传输时，在满足负荷侧最低压力的情况下，通过计算源侧最低压力，从而达到节能目的；在计算管道蒸汽传输时，在满足负荷侧的最低压力、温度参数下实现蒸汽管道凝结水量最少，或者无凝结水时源侧压力最低，通过减少凝结水量降低水锤隐患提升管道运行安全同时减少热损失提升运行经济效益。

本发明的技术方案如下，一种管道流体最优水力热力计算方法及其系统，其中，方法包括：

S1：确定管道各项属性参数，根据用户侧的需求确定管道负荷侧流体的需求压强，随机假设一个数作为管道源侧流体假设压强，根据管道源侧流体的假设压强和管道负荷侧流体的需求压强，计算流体平均物性参数，根据流体的平均物性参数和平均压强，计算得出管道中的压降，根据上述计算得出的压降结合管道源侧流体的假设压强，计算得出管道负荷侧流体新的压强，此管道负荷侧流体新的压强是根据管道源侧流体的假设压强计算得出的理论值，在计算时，设置一个管道负荷侧流体的需求压强与管道负荷侧流体新的压强的容许误差最大值，此容许误差最大值是根据实际应用场景来设置；

S2：若管道负荷侧流体新的压强与管道负荷侧流体需求压强误差在设定的容许误差范围内，输出S1中管道源侧流体的假设压强，此时输出的管道源侧流体压强作为管道源侧的最优压强，计算结束，此时S1中输出的管道源侧随机假设的流体压强是能满足负荷侧需求压强的最低压强，从而达到节能的目的。若管道负荷侧流体新的压强与管道负荷侧流体需求压强误差不在设定范围内，则通过计算管道负荷侧流体需求压强与管道源侧流体假设压强之和，减去管道负荷侧新的流体压强得到管道源侧流体新的假设压强，将管道源侧流体新的假设压强作为S1中的管道源侧流体假设压强，重新执行S1—S2，根据迭代的原理，管道源侧流体假设的压强和管道负荷侧流体的需求压强越来越接近，直到在容许误差的最大值内。

计算应用于无相变流体管道源侧最优压强时：

S11：确定管道各项属性参数以及管道负荷侧无相变流体需求压强P2，假设管道源侧无相变流体压强为P1，通过计算得出平均压强P_aver；

S11a：P_aver可由公式（1）得到：

（1）