1.一种流体管路最小可行能量需求的测算方法,其特征在于:所述测算方法包括以下步骤:
1)确定关键节点
在整个流体管路中,从流体输送的起点到终点之间,根据是否存在蓄能点、流道突变点划分出关键节点,所述关键节点与流体管路的起点和终点一起,构成一组从起点1到终点n的关键节点标志序列[1,2,…,n];
所述蓄能点是指流体的位能-压能-动能发生转换的位置,所述流道突变是指由于流道急剧变化导致消耗机械能的位置;
2)在步骤1)所确定的[2:n]之间的相邻节点间采用能量守恒方程、确定相邻节点的机械能状态之间的关系,参照公式(1)-公式(4):
Ei=Ei+1+ΔEi→i+1 (1)
上式中:Ei、Ei+1分别为节点i和节点i+1处单位重量流体的机械能,包括流体的压能、位能、动能三部分,单位:m;ΔEi→i+1为单位重量流体从管路的节点i流到节点i+1所克服的流动阻力损失,单位:m;p为流体的压强,单位:Pa;z为流体的垂直高度,单位:m;u为流体的平均流速,单位:m/s;下标i、i+1分别对应节点i和节点i+1处;λ、ξ分别为摩擦系数、局部阻力损失系数;l为管路长度,单位:m;d为管路内径,单位:m;g为重力加速度,单位N/kg;ρ为流体平均密度,单位kg/m3;
3)、在节点1和节点2之间,应用能量守恒方程,确定完成规定输送量要求时的最小可行外加能量需求H,参照公式(5):
E1+H=E2+ΔE1→2
上式(5)中:E1、E2分别为节点1和节点2处单位重量流体的机械能,包括流体的压能、位能、动能三部分,单位:m;H为需要外界向单位重量流体提供的最小可行能量,单位:m;ΔE1→2为单位重量流体从管路的节点1流到节点2所克服的流动阻力损失,单位:m;
4)、由步骤2)、步骤3)所给出的各个节点的机械能状态之间的关系,确定管路在完成规定输送量要求时的最小可行能量需求,如公式(6)所示:En→En-1→En-2→...→E2→E1,H (6)E1+H、E2、E3、…、En-1、En分别对应于关键位置节点1、节点2、节点3、…、节点n-1、节点n处的最小可行能量需求状态;
5)确定节能潜力
将所述步骤4)得到的管路在完成规定输送量要求时的最小可行外加能量需求与管路的实际外加能量需求H实际进行对比,H最小可行即公式(5)中的H,确定流体管路总的节能潜力,参照公式(7):节能潜力=H实际-H最小可行 (7)
将所述步骤2)、步骤3)中的单位重量流体在管路的相邻节点间所克服的流动阻力损失ΔE最小可行,i→i+1与管路的实际损失ΔE实际,i→i+1相比,ΔE最小可行,i→i+1包括公式(4)中的ΔEi→i+1以及公式(5)中的ΔE1→2,确定节能潜力随空间的分布情况,快速确定耗能的薄弱环节,参照公式(8):i→i+1管段的节能潜力=(ΔE实际-ΔE最小可行)i→i+1 (8)并且,各管段的节能潜力之和等于公式(7)所获得的流体管路总的节能潜力。
2.如权利要求1所述的一种流体管路最小可行能量需求的测算方法,其特征在于:在所述步骤2)、步骤3)中,单位重量流体在管路的相邻节点间所克服的流动阻力损失的计算基于管路的实际情况,对应地所求出的流体管路的能量需求为完成流体输送实际可能达到的最小可行能量消耗需求,摩擦系数λ、局部阻力损失系数ξ、管路长度l、管路内径d均基于管路的实际结构、尺寸、流动状态和输送量,局部阻力损失系数选用最小可能值。
3.如权利要求1或2所述的一种流体管路最小可行能量需求的测算方法,其特征在于:所述的步骤1)中,所述的位能-压能-动能发生转换是指在流体总的机械能组成中,位能、压能、动能这三部分分量的比例关系发生变化的情况;所述急剧变化是指流道的突然改变导致流动边界层分离、产生的漩涡消耗机械能的情况,所述突然改变是指流道方向变化或者流道截面大小变化。