(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211130677.8 (22)申请日 2022.09.16 (71)申请人 哈尔滨工程大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号哈尔滨工程大学科技处 知识产权办公室 (72)发明人 田兆斐　姚睿　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于给水液滴分群的喷雾式除氧器仿 真计算方法 (57)摘要 本发明的目的在于提供一种基于给水液滴 分群的喷雾式除氧器仿真计算方法， 包括如下步 骤： 给水液滴分群计算， 得到不同给水液滴群特 征直径、 液滴总数、 传热面积和传质面积； 除氧器 传热过程计算， 得到除氧器喷雾区、 鼓泡区蒸汽、 给水的质量、 密度、 焓值和温度等参数； 除氧器传 质过程计算， 得到氧气分压力并由此计算给水出 口含氧量。 本发 明在除氧器分区计算的基础上采 用现有液滴喷雾学中广泛应用的液滴直径分布 关系， 通过液滴分群的方法使得除氧器液滴分布 贴合除氧器雾化喷嘴实际工作状况， 并对除氧器 喷雾区的传热和传质面积进行精细化计算， 减小 传热和传质面积的仿真计算误差， 进而提高除氧 器设备的精细化计算能力。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 115438496 A 2022.12.06 CN 115438496 A 1.一种基于给 水液滴分群的喷雾式除氧器仿真计算方法， 其特 征是： 步骤1： 给水液滴分群计算， 采用罗辛 ‑拉姆勒分布关系式描述除氧器雾化喷嘴的给水 液滴雾化 性能， 由此计算得到不同给 水液滴群特 征直径、 液滴总数、 传热面积和传质面积； 步骤2： 除氧器传热过程计算， 采用建立和求解除氧器喷雾区、 鼓泡区蒸汽、 给水的质 量、 能量守恒方程的计算方式， 迭代求解得到除氧器喷雾区、 鼓泡区蒸汽、 给水的质量、 密 度、 焓值和温度等 参数； 步骤3： 除氧器传质过程计算， 通过求解除氧器喷雾区、 鼓泡区传质除氧流量， 并建立和 计算除氧器喷雾区氧气质量守恒方程的计算方式， 迭代计算得到氧气分压力并由此计算给 水出口含氧量。 2.根据权利要求1所述的一种基于给水液滴分群的喷雾式除氧器仿真计算方法， 其特 征是： 步骤1具体为： (1)设定液滴分群数Ns， Ns＝1,2,3， ……， 采用的分布关系式为罗辛 ‑拉姆勒分布关系 式： 式中， R为直径小于di的液滴累计体积百分比， di为与R对应的液滴直径， N为液滴均匀性 指数， 为液滴特 征直径， 由下式计算： 式中， d为雾化喷 嘴孔径， qm为给水流量， σ 为给 水液滴表面张力， μ为给 水液滴动力粘度； (2)计算各个液滴群对应的罗辛 ‑拉姆勒分布关系式液滴累计体积百分比R： 根据分群 数Ns， 确定第i群在罗辛 ‑拉姆勒分布关系式 中的液滴累计 体积百分比R＝ i/Ns， 1≤i≤Ns； (3)计算各个液滴群的边界直径： 根据各个液滴群的R值， 求解罗辛 ‑拉姆勒分布关系式 中与之对应的di， Ns群共计算得到Ns+1个液滴群边界直径值； (4)计算各个液滴群特征直径Dk， 1≤k≤Ns： 对相邻液滴群边界直径值di求取中值， 作为 Ns群液滴群的特 征直径Dk； (5)计算各个液滴群液滴总数Nd： 根据各个液滴群的特征直径值Dk和给水参数关系， 计 算各个液滴群液滴总数Nd； (6)计算各个液滴群换热面积和传质面积： 根据各个液滴群的特征直径Dk和液滴总数 Nd， 由球体面积计算公式Ak＝NdπDk2计算Ns个液滴群的换热面积和传质面积， 并加和得到喷 雾区的总换 热面积和总传质面积； (7)记录上述步骤中的参数： 记录各个液滴群特征直径Dk、 各个液滴群液滴总数Nd、 各个 液滴群液滴换热面积和传质面积、 喷雾区的总 换热面积和总传质面积， 作为除氧器 喷雾区 仿真计算的基础性 参数。 3.根据权利要求1所述的一种基于给水液滴分群的喷雾式除氧器仿真计算方法， 其特 征是： 步骤2具体为： (1)对除氧器喷雾区， 通过求 解喷雾区蒸汽质量守恒方程： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115438496 A 2式中， ms,pw为喷雾区蒸汽质量； Ws,in,pw为喷雾区蒸汽入口流量； Ws,cond,p w为喷雾区蒸汽冷 凝流量； 喷雾区给 水质量守恒方程： 式中， mw,pw为喷雾区给水质量； Ww,in,pw为喷雾区给水入口流量； Ww,out,pw为喷雾区给水出 口流量； 迭代计算喷雾区蒸汽和给 水液滴的质量和密度； (2)对除氧器喷雾区， 通过求 解喷雾区蒸汽能量守恒方程， 式中， hs,pw为喷雾区蒸汽焓值； hs,in,pw为喷雾区蒸汽入口焓值； hs,cond,p w为喷雾区蒸汽冷 凝焓值； Qs,pw为喷雾区蒸汽换 热量； 喷雾区给 水能量守恒方程： 式中， hw,pw为喷雾区给水焓值； hw,in,pw为喷雾区给水入口焓值； hw,out,pw为喷雾区给水冷 凝焓值； 迭代计算喷雾区蒸汽和给水液滴的焓值和温度， 在能量守恒方程的换热量计算中， 对 不同液滴群计算各个液滴群的换热系 数， 计算得到各个液滴群的传热面积和传质面积， 通 过Qk＝αkAkΔTk计算各个液滴群的换热量， 式中Qk为第k群换热量； αk为第k群换热系数； Ak为 第k群换热面积； ΔTk为第k群换 热温差； (3)对除氧器鼓泡区， 通过求 解鼓泡区蒸汽质量守恒方程： 式中， ms,gp为鼓泡区蒸汽质量； Ws,in,gp为鼓泡区蒸汽入口流量； Ws,out,gp为鼓泡区蒸汽出 口流量； Ws,cond,gp为鼓泡区蒸汽冷凝流 量； 鼓泡区给 水质量守恒方程： 式中， mw,gp为鼓泡区给水质量； Ww,in,gp为鼓泡区给水入口流量； Ww,out,gp为鼓泡区给水出 口流量； 迭代计算鼓泡区蒸汽和给 水的质量和密度； (4)对除氧器鼓泡区， 通过求 解鼓泡区蒸汽能量守恒方程： 式中， hs,gp为鼓泡区蒸汽焓值； hs,in,gp为鼓泡区蒸汽入口焓值； hs,out,gp为鼓泡区蒸汽出 口焓值； hs,cond,gp为鼓泡区蒸汽冷凝焓值； Qs,gp为鼓泡区蒸汽换 热量； 鼓泡区给 水能量守恒方程：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115438496 A 3