一种确定水蒸气物性参数的方法及装置

摘要

本发明适用于能源技术领域，提供了一种确定水蒸气物性参数的方法及装置，该方法包括：获取样本水蒸气的绝对压力和温度；基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。本发明无需人工即能够根据水蒸气的压力在水和水蒸气的热力性质图或表中标出对应的物性参数，省时省力且具备实时计算能力，还能够同时兼顾计算的准确性和简便性。

说明书

技术领域

本发明属于能源技术领域，尤其涉及一种确定水蒸气物性参数的方法及装置。

背景技术

生产高温高压蒸汽的工业锅炉产出的水蒸气在加热、工艺制造等方面得到广泛应用，工业蒸汽锅炉产出的水蒸气，其温度高于同压力下的饱和蒸汽。由于蒸汽锅炉一般只有对应的温度、压力、流量测点，无法直接得出产出蒸汽过热度，而水蒸气热力计算是工业热力系统热平衡计算的基础，因此，通常需要根据计算适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数，进而进行各项热力计算，以及判断工质水在对应绝对压力和温度下的相态。

要评价燃料在工业饱和蒸汽锅炉中的利用效果，必须依靠一系列参数，然而这些参数的求得往往需要二元的函数关系(曲面)、根据压力p和温度t要查水和蒸汽性质图表、插值得到、或利用计算机中水和蒸汽的程序查得，非常麻烦。同时水和蒸汽性质国际协会提供的工业公式为复杂的多项式，固定系数多到十几位有效数字，且不可四舍五入，公式过于繁琐，还容易造成录入错误。尤其是上述查水和水蒸气的热力性质图或表的方法作为水蒸气热力计算的传统方法，因水和水蒸气的热力性质图及表较为复杂，需人工根据水蒸气的压力，在水和水蒸气的热力性质图或表中标出对应的物性参数，该方法耗时耗力且不具备实时计算能力。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种确定水蒸气物性参数的方法及装置，以解决现有技术中通过人工计算及录入物性参数时无法直接得出产出蒸汽过热度、公式过于繁琐，而且容易造成录入错误的问题。

本发明实施例的第一方面，提供了一种确定水蒸气物性参数的方法，包括：

获取样本水蒸气的绝对压力和温度；

基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

本发明实施例的第二方面，提供了一种确定水蒸气物性参数的装置，包括：

获取单元，被配置成根据实际的工业压力等级系列的范围获取样本水蒸气的绝对压力和温度；

确定单元，被配置成基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

本发明实施例的第三方面，提供了一种终端设备，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述方法的步骤。

本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，包括：所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过获取样本水蒸气的绝对压力和温度，并基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数，整个过程无需人工计算即能够根据水蒸气的压力在水和水蒸气的热力性质图或表中标出对应的物性参数，省时省力且具备实时计算能力，同时兼顾计算的准确性和简便性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中确定出适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数的实现流程示意图；

图3是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中确定所述物性参数误差是否满足预设条件的示意图；

图4是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中将物性参数传输至具有显示功能的目标设备及控制其显示的方法流程示意图；

图5是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的装置的示意图；

图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明实施例提供的一种确定水蒸气物性参数的方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S11:获取样本水蒸气的绝对压力和温度。

本发明实施例中，获取样本水蒸气的绝对压力和温度可以通过有线连接方式或无线连接方式。训练样本(以下简称样本)集合中的训练样本包括样本水蒸气的样本绝对压力和温度。

一示例性地，可以通过有线连接方式或无线连接方式连接其他电子设备，获取所连接电子设备存储的水蒸气的绝对压力和温度作为上述水蒸气的绝对压力和温度。

另一示例性地，可以接收用户输入的绝对压力和温度作为上述水蒸气的绝对压力和温度。

需要指出的是，上述无线连接方式可以包括但不限于3G(generation移动通信技术)/4G连接、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)连接、蓝牙连接、WiMAX(WorldInteroperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性)连接、Zigbee(一种2.4G的无线通信标准)连接、UWB(Ultra Wide Band，超宽带)连接、以及其他现在已知或将来开发的无线连接方式。

步骤S12:基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

本发明实施例中，将样本水蒸气的绝对压力和温度代入上述高阶函数，得到上述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

具体地，将训练样本中的样本水蒸气的样本绝对压力和温度代入标准物性参数公式，得到所述样本水蒸气的样本物性参数；根据水和水蒸气的热力性质表和所述样本水蒸气的样本绝对压力和温度，计算出所述样本水蒸气的标准物性参数；基于所述样本物性参数和所述标准物性参数，确定物性参数误差；基于所述物性参数误差，生成高阶函数，继而确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

图2是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中确定出适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数的实现流程示意图。如图2所示，本法明实施例中，针对步骤S12高阶函数的生成，具体包括如下步骤：

步骤S121:在实际的工业压力等级系列的范围，获取训练样本集合，其中，所述训练样本集合中的训练样本包括样本水蒸气的绝对压力和温度。

步骤S122:将训练样本中的样本水蒸气的绝对压力和温度代入标准物性参数公式，得到所述样本水蒸气的物性参数。

其中，标准物性参数公式具体指的是通用工业用水和水蒸气热力学计算公式。作为示例，标准物性参数公式可以是现有技术中国际通用工业用水和水蒸气热力学计算公式—IAPWS-IF97公式。可以根据工程需要，对标准物性参数公式进行修正，拟合出满足实际压力区间兼顾计算精度和速度的公式。

步骤S123:根据水和水蒸气的热力性质表和所述样本水蒸气的绝对压力和温度，计算出所述样本水蒸气的标准物性参数。

步骤S124:基于所述样本物性参数和所述标准物性参数，确定物性参数误差。

本发明实施例中，对样本水蒸气的样本物性参数和标准物性参数求差，得到差值，将差值确定为上述物性参数误差。

步骤S125:基于所述物性参数误差，生成高阶函数。

其中，物性参数误差的计算式为：物性参数误差＝样本物性参数-标准物性参数

高阶函数表达式包括：

饱和水比焓与压力关系的高阶函数可如下表示：

h'(P

其中，P

干饱和蒸汽比焓与压力关系的高阶函数可如下表示：

h″＝-6.03883038938511×P

其中，h″表示适用于工业压力等级系列范围内对应绝对压力的干饱和蒸汽比焓，单位为kJ/kg；适用范围:绝对误差|Δh″

蒸汽饱和温度与压力关系的高阶函数可如下表示：

t

其中，t

蒸汽压力与饱和温度关系的高阶函数可如下表示：

P

其中，t

蒸汽压力与干饱和蒸汽比容关系的高阶函数可如下表示：

v″＝0.193680894608872×P

其中，P表示水蒸气的绝对压力，单位为MPa；v″表示适用于工业压力等级系列范围内对应绝对压力的干饱和蒸汽比容，单位m

蒸汽压力与饱和水比容关系的高阶函数可如下表示：

v″＝0.00000471198954459656×P

P

其中,适用范围:绝对误差|Δv′

t

其中，t

图3是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中确定所述物性参数误差是否满足预设条件的示意图。如图3所示，本发明实施例中，物性参数误差的确定，需要确定所述物性参数误差是否满足预设条件。具体包括如下步骤：

若不满足所述预设条件，

步骤S1251:调整所述标准物性参数公式的参数，得到调整后的标准物性参数公式.

步骤S1253:基于所述调整后的标准物性参数公式，确定调整后的物性参数误差，并生成高阶函数。

步骤S1254:基于所述样本物性参数和所述标准物性参数，确定物性参数误差。

若满足所述预设条件，

步骤S1252:将所述标准物性参数公式确定为所述高阶函数。

本发明实施例中，若物性参数误差满足预设条件，则将标准物性参数公式确定为所述高阶函数。

具体地，调整后的物性参数误差满足预设条件说明物性参数误差的收敛程度相对较高，进而说明利用高阶函数所得到的计算结果的准确性相对较高。

一示例性地，样本水蒸气的数量应当是大量的，从而确保拟合出的高阶函数的准确性。因此，物性参数误差应当是包括大量样本水蒸气分别对应的物性参数误差。

另一示例性地，调整后的物性参数误差满足预设条件包括多个样本过热水蒸气分别对应的物性参数误差之和不大于预设值，或者每个样本水蒸气分别对应的物性参数误差不大于预设值。

本发明实施例通过获取样本水蒸气的绝对压力和温度，并基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数，整个过程无需人工计算即能够根据水蒸气的压力在水和水蒸气的热力性质图或表中标出对应的物性参数，省时省力且具备实时计算能力，同时兼顾计算的准确性和简便性。

图4是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的方法中将物性参数传输至具有显示功能的目标设备及控制其显示的方法流程示意图。如图4所示，本发明还包括：

步骤S21:将所述物性参数传输至具有显示功能的目标设备。

本发明实施例中，将适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数传输至具有显示功能的目标设备，其中，目标设备，可以是显示器等具有显示功能的显示设备。

步骤S22:控制所述目标设备显示所述物性参数。

本发明实施例中，控制具有显示功能的显示设备对上述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数进行显示。

本发明实施例不仅能够根据水蒸气的压力在水和水蒸气的热力性质图或表中标出对应的物性参数，省时省力且具备实时计算能力，同时兼顾计算的准确性和简便性，还能够根据工程实际需要，自定义可接受误差范围内，自主拟合相关高阶函数，还具有普适性，适应于其它热力学工质的物性参数，拟合成绝对压力的高阶函数的推导。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图5是本发明实施例提供的确定水蒸气物性参数的装置的示意图。如图5所示，基于相同构思，本发明还提供一种确定水蒸气物性参数的装置，具体包括：获取模块31与确定模块32，其中，

获取模块31，被配置成根据实际的工业压力等级系列的范围获取样本水蒸气的绝对压力和温度。

获取模块31通过有线连接方式或无线连接方式获取水蒸气的绝对压力和温度。可以通过有线连接方式或无线连接方式连接其他电子设备，获取所连接电子设备存储的水蒸气的绝对压力和温度作为上述水蒸气的绝对压力和温度。还可以接收用户输入的绝对压力和温度作为上述水蒸气的绝对压力和温度。

确定模块32，被配置成基于所述绝对压力和温度，利用高阶函数，确定出所述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

确定模块32将基于样本物性参数和所述标准物性参数，确定物性参数误差；基于所述物性参数误差，生成高阶函数。将绝对压力和温度代入上述高阶函数，得到上述适用于工业压力等级系列范围内的水蒸气物性参数。

图6是本发明实施例提供的终端设备的示意图。如图6所示，该实施例的终端设备6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如确定水蒸气物性参数的程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个确定水蒸气物性参数的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤11至12。或者，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图5所示模块31至32的功能。

示例性的，所述计算机程序62可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器61中，并由所述处理器60执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序62在所述终端设备6中的执行过程。

所述终端设备6可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是终端设备6的示例，并不构成对终端设备6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器60可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器61可以是所述终端设备6的内部存储单元，例如终端设备6的硬盘或内存。所述存储器61也可以是所述终端设备6的外部存储设备，例如所述终端设备6上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器61还可以既包括所述终端设备6的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器61用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其它程序和数据。所述存储器61还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。