CN115342529B - 一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备 - Google Patents

一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。该方法通过获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。如此，本申请能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。

Description

一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备
技术领域
本申请属于热工研究领域，尤其涉及一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。
背景技术
超临界流体的物理性质处于气体和液体之间，既有气体的特性，又有液体的特性。由于超临界流体具有良好的物理和化学性质，在动力工程、化工等领域中具有较好的应用前景。
在研究超临界流体的传热特性时，需要将流体置于加热器中加热，当流体的温度和压力超过临界点时，流体转化为超临界流体。但在加热过程中，超临界流体可能发生物性畸变导致其传热出现恶化，在加热器中产生传热恶化点。然而在现有技术中，通常只在加热器上设置有限的局部壁温监测点，由于局部壁温监测点的检测范围有一定局限性，可能导致这些局部壁温监测点与传热恶化点存在位置偏差，所以，现有技术中，由于无法及时有效追踪传热恶化点，从而无法自动对加热器功率进行控制，可能导致加热器损坏。
发明内容
本申请实施例提供一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备，能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温，进而根据壁温最大值和壁温限值控制流体加热器的功率。
一方面，本申请实施例提供一种流体加热器的功率控制方法，该方法包括：
获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
在其中一个实施例中，上述涉及的根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的步骤，可以具体包括：
针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：
步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i-1个控制体的出口温度和出口压力；根据第i个控制体的进口压力和进口温度，确定第i个控制体和第一焓值；
步骤二、根据第i个控制体的第一焓值，确定第i个控制体的第二焓值；
步骤三、根据流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定第i个控制体的出口压力；
步骤四、根据第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
步骤五、根据第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；
步骤六、根据第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；
步骤七、根据第i个控制体的第一密度、加热段内径和第一进口流量，确定第i个控制体的第一速度；以及根据第一进口流量、第i个控制体的第二密度和加热段内径，确定第i个控制体的第二速度；
步骤八、根据第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；
步骤九、根据第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第二努塞尔数；
步骤十、根据第i个控制体的第一努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定第i个控制体的第一壁温；以及根据第i个控制体的第二努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定第i个控制体的第二壁温。
在其中一个实施例中，上述涉及的根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率的步骤，还可以具体包括：
确定流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的最大值；
在最大值大于或等于壁温限值的情况下，增大流体加热器的进口流量，并在流体加热器出口处设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器的进口流量达到最大允许流量；
在最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长；根据第二加热功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器第一加热功率达到最大加热功率。
在其中一个实施例中，上述涉及的方法还可以包括：
在最大值大于或等于壁温限值的情况下，生成报警信息。
在其中一个实施例中，上述涉及的方法还可以包括：
在最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量的情况下，将流体加热器的加热功率降低至预设功率下；根据预设功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤。
在其中一个实施例中，上述涉及的在获取控制流体加热器在第一加热功率下对流体加热器内的流体进行加热的步骤之前，该方法还可以包括：
获取流体加热器的进口流量目标值，调节进口流量为第一进口流量，第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内；
获取流体加热器的加热段内径、出口温度目标值，和流体加热器在第一进口流量下的第一进口温度、第一进口压力和第一出口压力；
根据流体加热器的第一进口压力和第一进口温度，确定第一进口焓值，以及根据流体加热器的第一出口压力和出口温度目标值，确定第一出口目标焓值；
根据第一进口流量、第一进口焓值、第一出口目标焓值和加热区内径，确定第一加热功率，第一加热功率小于最大加热功率。
第二方面，本申请实施例提供了一种流体加热器的功率控制装置，该装置包括：
第一获取模块，用于获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
第二获取模块，用于获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
计算模块，用于根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
控制模块，用于根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，设备包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，处理器被配置为执行指令，以实现如第一方面中的任一项实施例中所示的流体加热器的功率控制方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，该计算机可读存储介质上存储计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面中的任一项实施例中所示的流体加热器的功率控制方法。
第五方面，本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序存储在可读存储介质中，设备的至少一个处理器从存储介质读取并执行计算机程序，使得设备执行第一方面中的任一项实施例中所示的流体加热器的功率控制方法。
本申请实施例提供了一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备，相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。该方法通过获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
如此，本申请能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。由于流体加热器的多个壁温是通过计算得到的，而不是通过设置的局部壁温监测点检测到的，能够避免传热恶化点和局部壁温监测点存在偏差的情况，能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的S103的一种具体实现方式的流程示意图；
图3是本申请实施例提供的一种流体加热器的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的另一种流体加热器的功率控制方法的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种流体加热器的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的再一种流体加热器的功率控制方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的再一种流体加热器的功率控制方法的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制装置的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本申请，而不是限定本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
由于超临界流体具有良好的物理和化学性质，在动力工程、化工等领域中具有较好的应用前景。基于背景技术部分可知，在加热过程中，超临界流体可能发生物性畸变导致其传热出现恶化，在加热器中产生传热恶化点。然而在现有技术中，只在加热器上设置有限的局部壁温监测点，无法及时有效追踪传热恶化点，导致无法自动对加热器功率进行控制。
为了解决现有技术问题，本申请实施例提供了一种流体加热器的功率控制方法、装置及电子设备。该方法通过获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
如此，该流体加热器的功率控制方法，能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。由于流体加热器的多个壁温是通过计算得到的，而不是通过设置的局部壁温监测点检测到的，能够避免传热恶化点和局部壁温监测点存在偏差的情况，能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。
下面首先对本申请实施例所提供的流体加热器的功率控制方法进行介绍。
图1示出了本申请一个实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法的流程示意图。如图1所示，本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法包括以下步骤：
S101：获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
S102：获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
S103：根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
S104：根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
以上为本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法。在本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法中，通过获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
如此，该流体加热器的功率控制方法，能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。由于流体加热器的多个壁温是通过计算得到的，而不是通过设置的局部壁温监测点检测到的，能够避免传热恶化点和局部壁温监测点存在偏差的情况，能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。
在S101中，根据流体加热器的实际工艺，获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率。为了计算便利，将流体加热器分为n个控制体，n个控制体是沿流体流动方向排布的，n为正整数。举例说明，位于流体加热器进口处的控制体为第一个控制体，与第一个控制体相连接并位于远离进口一端的为第二个控制体，以此类推，位于流体加热器出口处的控制体为第n个控制体。
在S102中，第一加热功率为使用人员根据实际需要给定的，第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度分别为流体加热器在第一加热功率下测量得到的进口流量、进口压力、出口压力、进口温度和出口温度。在一个示例中，如图2所示，根据科式力质量流量计201测量得到流体加热器202的进口流量，根据第一温度传感器203和第二温度传感器204，分别测量得到流体加热器的进、出口温度，根据第一压力变送器205和第二压力变送器206，分别测量得到流体加热器的进、出口压力。
在S103中，针对每个控制体，分别根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算得到每个控制体的第一壁温和第二壁温，以此得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。举例说明，针对第一个控制体，计算得到第一个控制体的第一壁温和第二壁温。再针对第二个控制体，计算得到第二个控制体的第一壁温和第二壁温，直至针对第n个控制体，计算得到第n个控制体的第一壁温和第二壁温。在另一个示例中，还可以在流体加热器上设置多个温度传感器，测量得到流体加热器上多个不同位置的壁温。
在S104中，在一个示例中，S103中计算得到的多个控制体的第一壁温和第二壁温，能够表示流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。获取S103中计算得到的多个控制体的第一壁温和第二壁温，和S101中流体加热器的壁温限值，根据多个控制体的第一壁温和第二壁温是否超出壁温限值，以此控制流体加热器的加热功率。在另一个示例中，可以根据S103中计算得到的多个控制体的第一壁温、第二壁温，和通过温度传感器测量得到的多个不同位置壁温是否超出壁温限值，以此控制流体加热器的加热功率。
为了提高计算流体加热器多个不同位置壁温的准确性，如图3所示，在上述实施例的基础上，S103可以具体包括：
针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：
步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i-1个控制体的出口温度和出口压力；根据第i个控制体的进口压力和进口温度，确定第i个控制体的第一焓值；
步骤二、根据第i个控制体的第一焓值，确定第i个控制体的第二焓值；
步骤三、根据流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定第i个控制体的出口压力；
步骤四、根据第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
步骤五、根据第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；
步骤六、根据第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；
步骤七、根据第i个控制体的第一密度、加热段内径和第一进口流量，确定第i个控制体的第一速度；以及根据第一进口流量、第i个控制体的第二密度和加热段内径，确定第i个控制体的第二速度；
步骤八、根据第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；
步骤九、根据第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第二努塞尔数；
步骤十、根据第i个控制体的第一努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定第i个控制体的第一壁温；以及根据第i个控制体的第二努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定第i个控制体的第二壁温；
如此，针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温，能够提高计算流体加热器多个不同位置的壁温的准确性。
针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到每个控制体的第一壁温和第二壁温，以此得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。举例说明，针对第一个控制体，执行步骤一到步骤十，得到第一个控制体的第一壁温和第二壁温。再针对第二个控制体，执行步骤一到步骤十，得到第二个控制体的第一壁温和第二壁温，直至针对第n个控制体执行步骤一到步骤十，得到第n个控制体的第一壁温和第二壁温；
在步骤一中，首先获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；在一个示例中，当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；在一个示例中，当i大于1，且i小于或等于n时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i-1个控制体的出口温度和出口压力；举例说明，当针对第一个控制体进行计算时，第一个控制体的进口温度和进口压力分别为S102中通过测量获取到的流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当针对第二个控制体进行计算时，第二个控制体的进口温度和进口压力分别为通过计算得到的第一个控制体的出口温度和出口压力；与第二个控制体相同地，当针对第i个控制体进行计算时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为通过计算得到的第i-1个控制体的出口温度和出口压力，其中i大于1，且i小于或等于n。
根据上述步骤获取到的第i个控制体的进口压力和进口温度，通过工质物性计算软件，例如NIST REFPROP V8.0，计算得到第i个控制体的第一焓值。
在步骤二中，将步骤一中计算得到的第i个控制体的第一焓值、控制体的数量和第一加热功率，代入公式(1)中，计算得到第i个控制体的第二焓值；
h2i＝h1i+Q/n (1)
n为控制体的数量；
h2i为第i个控制体第二焓值；
h1i为第i个控制体第一焓值；
Q为第一加热功率。
在步骤三中，将在S102中获取到的第一进口压力和第一出口压力，和在步骤一中获取到的第i个控制体的进口压力、控制体的数量，代入公式(2)中，计算得到第i个控制体的出口压力；
p2i＝p1i-(p1-p2)/n (2)
p2i为第i个控制体的出口压力；
p1i为第i个控制体的进口压力；
p1为第一进口压力；
p2为第二出口压力；
n为控制体的数量。
在步骤四中，根据在步骤一获取到的第i个控制体的进口压力，和在步骤一计算得到的第一焓值，通过工质物性计算软件，例如NIST REFPROP V8.0，计算得到第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；
以及根据在步骤二中计算得到的第i个控制体的的第二焓值，和步骤三中计算得到的出口压力，通过工质物性计算软件，例如NIST REFPROP V8.0，计算得到第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
在步骤五中，根据步骤一获取到的第i个控制体的进口压力，代入公式(3)中，计算得到第一临界点温度；将第i个控制体的进口压力代入公式(4)中，计算得到第一临界点密度；
以及根据步骤三计算得到的第i个控制体的出口压力，代入公式(5)中，计算得到第二临界点温度；将第i个控制体的出口压力代入公式(6)中，计算得到第二临界点密度；
T1pc＝0.0039p1i 3-0.3279p1i 2+10.206p1i-28.04 (3)
ρ1pc＝0.0088p1i 3-0.5801p1i 2+23.65p1i+307.94 (4)
T2pc＝0.0039p2i 3-0.3279p2i 2+10.206p2i-28.04 (5)
ρ2pc＝0.0088p2i 3-0.5801p2i 2+23.65p2i+307.94 (6)
T1pc为第一临界点温度；
ρ1pc为第一临界点密度；
p2i为第i个控制体的出口压力；
p1i为第i个控制体的进口压力；
T2pc为第二临界点温度；
ρ2pc为第二临界点密度。
在步骤六中，在一个示例中，计算系数包括传热关系式中常数a、常数b、常数c和常数n的取值。根据步骤一中获取到的第i个控制体的进口温度，和步骤五中计算得到的第一临界点温度，对比进口温度和第一临界点温度的大小，确定传热关系式中的第一计算系数。在一个示例中，当获取到的第i个控制体的进口温度高于第一临界点温度时，确定传热关系式中常数a、常数b、常数c和常数n的取值，a＝0.14，b＝0.69，c＝0.66，n＝0；当获取到的第i个控制体的进口温度低于或等于第一临界点温度时，确定传热关系式中常数a、常数b、常数c和常数n的取值，a＝0.013，b＝1.0，c＝-0.05，n＝1.6。
以及根据步骤一中获取到的第i个控制体的出口温度，和步骤五中计算得到的第二临界点温度，对比出口温度和第二临界点温度的大小，确定传热关系式中的第二计算系数。在一个示例中，当获取到的第i个控制体的出口温度高于第二临界点温度时，确定传热关系式中常数a、常数b、常数c和常数n的取值，a＝0.14，b＝0.69，c＝0.66，n＝0；当获取到的第i个控制体的出口温度低于或等于第二临界点温度时，确定传热关系式中常数a、常数b、常数c和常数n的取值，a＝0.013，b＝1.0，c＝-0.05，n＝1.6。
在步骤七中，将步骤四计算得到的第i个控制体的第一密度、S101中获取到的加热段内径和S102中获取到的第一进口流量，代入公式(7)中，计算得到第i个控制体的第一速度；
以及将S102中获取到的第一进口流量、步骤四中计算得到的第i个控制体的第二密度和S101中获取到的加热段内径，代入公式(8)中，计算得到第i个控制体的第二速度；
u1i＝4m1/(ρ1i·π·D2) (7)
u2i＝4m1/(ρ2i·π·D2) (8)
u1i为第i个控制体第一速度；
ρ1i为第i个控制体第二密度；
D为流体加热器的加热段内径；
m1为第一进口流量；
u2i为第i个控制体第二速度；
ρ2i为第i个控制体第二密度。
在步骤八中，将步骤四中计算得到的第i个控制体的第一密度和第一粘度，和步骤七中计算得到的第一速度，代入公式(9)中，计算得到第一雷诺数；
以及将步骤四中计算得到的第i个控制体的第二密度和第二粘度，和步骤七中计算得到的第二速度，代入公式(10)中，计算得到第二雷诺数；
Re1i＝ρ1i·u1i·D/μ1i (9)
Re2i＝ρ2i·u2i·D/μ2i (10)
Re1i为第一雷诺数；
Re2i为第二雷诺数；
u1i为第i个控制体第一速度；
u2i为第i个控制体第二速度；
ρ1i为第一密度；
ρ2i为第二密度；
μ1i为第一粘度；
μ2i为第二粘度；
D为流体加热器的加热段内径。
在步骤九中，作为一示例，传热关系式可以如公式(11)或(12)所示；将步骤六中计算得到的第i个控制体的第一计算系数、步骤五中计算得到的第一临界点密度、步骤四中计算得到的第一密度和第一普朗特数、步骤八中计算得到的第一雷诺数，代入公式(11)中，计算得到第i个控制体的第一努塞尔数。
以及将步骤六中计算得到的第i个控制体的第二计算系数、步骤五中计算得到的第二临界点密度、步骤四中计算得到的第二密度和第二普朗特数、步骤八中计算得到的第二雷诺数，代入公式(12)中，计算得到第i个控制体的第二努塞尔数；
Figure BDA0003802794580000151
Figure BDA0003802794580000152
Nu1i为第一努塞尔数；
Nu2i为第二努塞尔数；
a1为第一计算系数中的常数；
b1为第一计算系数中的常数；
c1为第一计算系数中的常数；
n1为第一计算系数中的常数；
a2为第二计算系数中的常数；
b2为第二计算系数中的常数；
c2为第二计算系数中的常数；
n2为第二计算系数中的常数；
Re1i为第一雷诺数；
Re2i为第二雷诺数；
Pr1i为第一普朗特数；
Pr2i为第二普朗特数；
ρ1pc为第一临界点密度；
ρ2pc为第二临界点密度；
ρ1i为第一密度；
ρ2i为第二密度。
在步骤十中，将步骤十中计算得到的第i个控制体的第一努塞尔数、S102中获取到的第一加热功率、S101中获取到的加热段内径和加热段长度、步骤四中计算得到的第i个控制体的第一热导率、和步骤一中获取到的进口温度，代入公式(13)中，计算得到第i个控制体的第一壁温；
以及将步骤十中计算得到的第i个控制体的第二努塞尔数、S102中获取到的第一加热功率、S101中获取到的加热段内径和加热段长度、步骤四中计算得到的第i个控制体的第二热导率、和步骤一中获取到的出口温度，代入公式(14)中，计算得到第i个控制体的第二壁温；
Figure BDA0003802794580000161
Figure BDA0003802794580000162
/>
T1wi为第i个加热体的第一壁温；
T2wi为第i个加热体的第二壁温；
T1i为第i个加热体的进口温度；
T2i为第i个加热体的出口温度；
Q为第一加热功率；
D为流体加热器的加热段内径；
L为流体加热器的加热段长度；
λ1i为第i个加热体的第一热导率；
λ2i为第i个加热体的第二热导率；
Nu1i为第i个加热体的第一努塞尔数；
Nu2i为第i个加热体的第二努塞尔数。
为了提高流体加热器运行的安全性，如图4所示，在上述实施例的基础上，S104可以具体包括：
S1041：确定流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的最大值；
S1042：在最大值大于或等于壁温限值的情况下，增大流体加热器的进口流量，并在流体加热器出口处设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器的进口流量达到最大允许流量；
S1043：在最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长；根据第二加热功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器第一加热功率达到最大加热功率。
以上为本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法。由此，通过流体加热器的多个不同位置的壁温的最大值和壁温限值，对流体加热器的加热功率进行控制，能够提高控制流体加热器加热功率的效率，更好的提高流体加热器的安全性。避免出现流体加热器的沿程壁温超出壁温限值，导致流体加热器损坏的情况。
在S1041中，在一个示例中，获取S103中计算得到的多个控制体的第一壁温和第二壁温，通过对比大小的方式，确定多个控制体的第一壁温和第二壁温中的最大值。举例说明，第一个控制体的第一壁温和第二壁温分别为156度和159度，第二个控制体的第一壁温和第二壁温分别为169度和160度，通过对比的方式，确定壁温最大值为169度。
在S1042中，需要说明的是，壁温限值是根据流体加热器实际工艺或实际运行需要确定的。在一个示例中，对比壁温最大值和壁温限值，在壁温最大值大于或等于壁温限值的情况下，如图5所示，可以通过调节第一进口流量调节阀501增大流体加热器的进口流量，并在流体加热器出口处通过第二流量调节阀502设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内。
在一个示例中，预设范围可以是进口流量目标值的±2％。举例说明，因为当进口流量目标值为100时，第一进口流量为101，则第一进口流量与进口流量目标值的差值为1，进口流量目标值的±2％为±2，所以第一进口流量与进口流量目标值的差值小于进口流量目标值的±2％。并返回S102，并执行后续步骤，直至流体加热器的进口流量达到流体加热器的最大允许流量。
在S1043中，对比壁温最大值和壁温限值，在最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长。在一个示例中，预设功率幅度为最大加热功率的5％，预设时长可以为20至30秒之间的任意时长。
根据第二加热功率，更新第一加热功率的值。举例说明，因为增加预设功率幅度后得到的第二加热功率为W，所以将第一加热功率的值更新为W。并返回S102，并执行后续步骤，直至流体加热器第一加热功率达到最大加热功率。
为了提高流量加热器运行的安全性，在一个示例中，在最大值大于或等于壁温限值的情况下，生成报警信息。报警信息可以通过提示框的形式在显示器上显示，或通过声音、灯光的形式报警。
为了进一步提高流量加热器的安全性，如图6所示，在上述实施例的基础上，S104还可以具体包括：
S1044：在最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量的情况下，将流体加热器的加热功率降低至预设功率下；根据预设功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤。
以上为本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法。由此，当壁温最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量时，将流体加热器的加热功率降低至安全功率以下。能够进一步提高流量加热器的安全性，避免出现流量加热器烧毁的情况。
在S1044中，对比壁温最大值和壁温限值、对比流体加热器的进口流量和最大允许流量。当壁温最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量时，将流体加热器的加热功率降低至预设功率下，在一个示例中，预设功率可以是使用人员根据实际需要设置的安全功率。
根据预设功率，更新第一加热功率的值。举例说明，因为预设功率为W，所以将第一加热功率的值更新为W。并返回S102，并执行后续步骤。
为了提高对流体加热器中的流体进行加热的效率，如图7所示，在上述实施例的基础上，在S101之前，还包括：
S701：获取流体加热器的进口流量目标值，调节进口流量为第一进口流量，第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内；
S702：获取流体加热器的加热段内径、出口温度目标值，和流体加热器在第一进口流量下的第一进口温度、第一进口压力和第一出口压力；
S703：根据流体加热器的第一进口压力和第一进口温度，确定第一进口焓值，以及根据流体加热器的第一出口压力和出口温度目标值，确定第一出口目标焓值；
S704：根据第一进口流量、第一进口焓值、第一出口目标焓值和加热区内径，确定第一加热功率，第一加热功率小于最大加热功率。
以上为本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法。由此，通过获取当进口流量为进口流量目标值时，对应的第一进口温度、第一进口压力、第一出口压力和出口温度目标值，确定第一加热功率。使流体加热器从第一加热功率开始运行，直至第一加热功率达到最大加热功率。能够提高对流体加热器中的流体进行加热的效率。
在S701中，进口流量目标值是使用人员根据实际需要设定的。获取流体加热器的进口流量目标值，在一个示例中，可以通过流量调节阀对进口流量进行调节。使进口流量为第一进口流量，且进口流量和进口流量目标值的差值在预设范围内，在一个示例中，预设范围可以是进口流量目标值的±2％。举例说明，因为当进口流量目标值为100时，第一进口流量为101，则第一进口流量与进口流量目标值的差值为1，进口流量目标值的±2％为±2，所以第一进口流量与进口流量目标值的差值小于进口流量目标值的±2％。
在S702中，流体加热器的加热段内径是根据实际工艺获取到的，出口温度目标值可以是使用人员根据实际需求设定的。流体加热器在第一进口流量下的第一进口温度、第一进口压力和第一出口压力是通过传感器实时测量得到的。
在S703中，在一个示例中，通过工质物性计算软件，例如NIST REFPROP V8.0，根据S702中获取到的第一进口压力和第一进口温度，计算得到第一进口焓值，以及根据S702中获取到的第一出口压力和出口温度目标值，计算得到第一出口目标焓值。
在S704中，将S701中得到的第一进口流量、在S703中计算得到的第一进口焓值和第一出口目标焓值，代入公式(15)中，计算得到第一加热功率。需要说明的是，第一加热功率小于最大加热功率。
Q1＝m1(h20-h1) (15)
Q1为第一加热功率；
m1为第一进口流量；
h20为第一出口目标焓值；
h1为第一进口焓值。
在一个示例中，流体加热器可以用于加热包括二氧化碳、氨、乙烯、丙烷、丙烯、水中的任意一项。
基于上述实施例提供的一种流体加热器的功率控制方法，相应地，本申请还提供一种流体加热器的功率控制装置的具体实现方式。请参见以下实施例。
如图8所示，本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制装置800，装置包括：
第一获取模块801，用于获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
第二获取模块802，用于获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
计算模块803，用于根据第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个控制体的第一壁温和第二壁温，以得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
控制模块804，用于根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
本申请实施例提供的一种流体加热器的功率控制装置800中，第一获取模块801获取获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，第二获取模块802获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算模块803计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。控制模块804根据流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制流体加热器的加热功率。
如此，本申请能够通过计算得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温。由于流体加热器的多个壁温是通过计算得到的，而不是通过设置的局部壁温监测点检测到的，能够避免传热恶化点和局部壁温监测点存在偏差的情况，能够及时有效的追踪传热恶化点，并自动对流体加热器的加热功率进行调整，避免出现由于传热恶化导致设备烧毁的情况，提高了流体加热器运行的安全性。
作为本申请的另一种实施例，为了提高计算流体加热器多个不同位置壁温的准确性，上述计算模块803还可以具体用于：
针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：
步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i-1个控制体的出口温度和出口压力；根据第i个控制体的进口压力和进口温度，确定第i个控制体的第一焓值；
步骤二、根据第i个控制体的第一焓值，确定第i个控制体的第二焓值；
步骤三、根据流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定第i个控制体的出口压力；
步骤四、根据第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
步骤五、根据第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；
步骤六、根据第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；
步骤七、根据第i个控制体的第一密度、加热段内径和第一进口流量，确定第i个控制体的第一速度；以及根据第一进口流量、第i个控制体的第二密度和加热段内径，确定第i个控制体的第二速度；
步骤八、根据第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；
步骤九、根据第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热关系式，确定第i个控制体的第二努塞尔数；
步骤十、根据第i个控制体的第一努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定第i个控制体的第一壁温；以及根据第i个控制体的第二努塞尔数、第一加热功率、加热段内径、加热段长度、第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定第i个控制体的第二壁温；
作为本申请的另一种实施例，为了保证流体加热器运行的安全性，上述控制模块804还可以具体包括：
确定单元8041，用于确定流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的最大值；
第一控制单元8042，用于在最大值大于或等于壁温限值的情况下，增大流体加热器的进口流量，并在流体加热器出口处设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器的进口流量达到最大允许流量；
第二控制单元8043，用于在最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长；根据第二加热功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至流体加热器第一加热功率达到最大加热功率。
在上述实施例的基础上，为了提高流量加热器运行的安全性，上述第一控制单元8042还可以具体用于：在最大值大于或等于壁温限值的情况下，生成报警信息。
在上述实施例的基础上，为了进一步提高流量加热器的安全性，上述控制模块804还可以包括：
第三控制单元8044，用于在最大值大于或等于壁温限值，且流体加热器的进口流量达到最大允许流量的情况下，将流体加热器的加热功率降低至预设功率下，根据预设功率，更新第一加热功率的值，并返回获取流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤。
作为本申请的另一种实施例，为了提高对流体加热器中的流体进行加热的效率，上述流体加热器的功率控制装置800还可以包括：
第三获取模块805，用于获取流体加热器的进口流量目标值，调节进口流量为第一进口流量，第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内；
第四获取模块806，用于获取流体加热器的加热段内径、出口温度目标值，和流体加热器在第一进口流量下的第一进口温度、第一进口压力和第一出口压力；
第一确定模块807，用于根据流体加热器的第一进口压力和第一进口温度，确定第一进口焓值，以及根据流体加热器的第一出口压力和出口温度目标值，确定第一出口目标焓值；
第二确定模块808，用于根据第一进口流量、第一进口焓值、第一出口目标焓值和加热区内径，确定第一加热功率，第一加热功率小于最大加热功率。
基于上述实施例提供的流体加热器的功率控制方法和装置，本申请实施例还提供一种电子设备900，如图9所示：
包括处理器901，存储器902，存储在存储器902上并可在处理器901上运行的计算机程序，该计算机程序被处理器901执行时实现上述流体加热器的功率控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果。
具体地，上述处理器901可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器902可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器902可包括硬盘驱动器(HDD，Hard Disk Drive)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(USB，Universal Serial Bus)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器902可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器902可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器902是非易失性固态存储器。
在特定实施例中，存储器可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质设备，光存储介质设备，闪存设备，电气、光学或其他物理/有形的存储器存储设备。因此，通常，存储器包括一个或多个编码有包括计算机可执行指令的软件的有形(非暂态)计算机可读存储介质(例如，存储器设备)，并且当该软件被执行(例如，由一个或多个处理器)时，其可操作来执行参考根据本申请的一方面的方法所描述的操作。
处理器901通过读取并执行存储器902中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种流体加热器的功率控制方法。
在一个示例中，电子设备还可包括通信接口903和总线910。作为一种示例，如图9所示，处理器901、存储器902、通信接口903通过总线910连接并完成相互间的通信。
通信接口903，主要用于实现本申请实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线910包括硬件、软件或两者，将在线数据流量计费设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线910可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述流体加热器的功率控制方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。其中，的计算机可读存储介质，如只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等。
需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
上面参考根据本申请的实施例的方法、装置和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本申请的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
以上，仅为本申请的具体实施方式，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，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种流体加热器的功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，所述流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
根据所述第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个所述控制体的第一壁温和第二壁温，以得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
根据所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制所述流体加热器的加热功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个所述控制体的第一壁温和第二壁温，以得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温，包括：
针对每个控制体，分别执行以下步骤一到步骤十，得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温：
步骤一、获取第i个控制体的进口温度、进口压力、出口温度和出口压力，i属于[1，n]中的任意整数；当i等于1时，第i个控制体的进口温度和进口压力分别为所述流体加热器的第一进口温度和第一进口压力；当i大于1，且i小于或等于n时，所述第i个控制体的进口温度和进口压力分别为第i-1个控制体的出口温度和出口压力；根据所述第i个控制体的进口压力和进口温度，确定所述第i个控制体的第一焓值；
步骤二、根据所述第i个控制体的第一焓值，确定所述第i个控制体的第二焓值；
步骤三、根据所述流体加热器的第一进口压力和第一出口压力、所述第i个控制体的进口压力、控制体的数量，确定所述第i个控制体的出口压力；
步骤四、根据所述第i个控制体的进口压力和第一焓值，确定所述第i个控制体的第一密度、第一粘度、第一热导率、第一普朗特数；以及根据所述第i个控制体的的第二焓值和出口压力，确定所述第i个控制体的第二密度、第二粘度、第二热导率、第二普朗特数；
步骤五、根据所述第i个控制体的进口压力，确定第一临界点温度和第一临界点密度；以及根据所述第i个控制体的出口压力，确定第二临界点温度和第二临界点密度；
步骤六、根据所述第i个控制体的进口温度和第一临界点温度，确定传热关系式中的第一计算系数；以及根据所述第i个控制体的出口温度和第二临界点温度，确定传热关系式中的第二计算系数；
步骤七、根据所述第i个控制体的第一密度、所述加热段内径和所述第一进口流量，确定所述第i个控制体的第一速度；以及根据所述第一进口流量、所述第i个控制体的第二密度和所述加热段内径，确定所述第i个控制体的第二速度；
步骤八、根据所述第i个控制体的第一密度和第一速度，确定第一雷诺数；以及根据所述第i个控制体的第二密度和第二速度，确定第二雷诺数；
步骤九、根据所述第i个控制体的第一计算系数、第一临界点密度、第一密度、第一普朗特数、第一雷诺数和传热关系式，确定所述第i个控制体的第一努塞尔数；以及根据所述第i个控制体的第二计算系数、第二临界点密度、第二密度、第二普朗特数、第二雷诺数和传热关系式，确定所述第i个控制体的第二努塞尔数；
步骤十、根据所述第i个控制体的第一努塞尔数、所述第一加热功率、所述加热段内径、所述加热段长度、所述第i个控制体的第一热导率和进口温度，确定所述第i个控制体的第一壁温；以及根据所述第i个控制体的第二努塞尔数、所述第一加热功率、所述加热段内径、所述加热段长度、所述第i个控制体的第二热导率和出口温度，确定所述第i个控制体的第二壁温。
3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制所述流体加热器的加热功率，包括：
确定所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温的最大值；
在所述最大值大于或等于壁温限值的情况下，增大所述流体加热器的进口流量，并在所述流体加热器出口处设置支路引流，以使第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内，并返回所述获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至所述流体加热器的进口流量达到所述最大允许流量；
在所述最大值小于壁温限值的情况下，将加热器的第一加热功率增加预设功率幅度后，得到第二加热功率，并维持预设时长；根据第二加热功率，更新第一加热功率的值，并返回所述获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤，直至所述流体加热器第一加热功率达到所述最大加热功率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述最大值大于或等于壁温限值的情况下，生成报警信息。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述最大值大于或等于壁温限值，且所述流体加热器的进口流量达到所述最大允许流量的情况下，将所述流体加热器的加热功率降低至预设功率下；
根据预设功率，更新第一加热功率的值，并返回所述获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度的步骤。
6.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，在获取控制所述流体加热器在第一加热功率下对所述流体加热器内的流体进行加热之前，所述方法还包括：
获取所述流体加热器的进口流量目标值，调节进口流量为第一进口流量，所述第一进口流量与进口流量目标值的差值在预设范围内；
获取所述流体加热器的加热段内径、出口温度目标值，和所述流体加热器在第一进口流量下的第一进口温度、第一进口压力和第一出口压力；
根据所述流体加热器的第一进口压力和第一进口温度，确定第一进口焓值，以及根据所述流体加热器的第一出口压力和出口温度目标值，确定第一出口目标焓值；
根据第一进口流量、第一进口焓值、第一出口目标焓值和加热区内径，确定第一加热功率，所述第一加热功率小于最大加热功率。
7.一种流体加热器的功率控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取流体加热器的壁温限值、加热段内径、加热段长度、最大允许流量、最大加热功率，所述流体加热器包括n个沿流体流动方向上排布的控制体，n为正整数；
第二获取模块，用于获取所述流体加热器在第一加热功率下的第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度；
计算模块，用于根据所述第一进口流量、第一进口压力、第一出口压力、第一进口温度和第一出口温度，计算每个所述控制体的第一壁温和第二壁温，以得到所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温；
控制模块，用于根据所述流体加热器的沿流体流动方向上的多个不同位置的壁温以及壁温限值，控制所述流体加热器的加热功率。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器以及存储有计算机程序指令的存储器；
所述处理器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1-6任意一项所述的流体加热器的功率控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的流体加热器的功率控制方法。
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