本發(fā)明涉及冷卻水流量控制，特別是涉及一種混凝土初期冷卻通水流量控制方法、一種混凝土初期冷卻通水流量控制裝置、一種電子設(shè)備和一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)澆大體積混凝土結(jié)構(gòu)如混凝土壩、大型交通樞紐基礎(chǔ)、大型隧洞襯砌等需要進(jìn)行溫度控制，以防止結(jié)構(gòu)的因溫度應(yīng)力超過混凝土容許拉應(yīng)力，導(dǎo)致溫度裂縫，相關(guān)技術(shù)中通水冷卻方式是對(duì)現(xiàn)澆大體積混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度控制最有效的措施，然而在工程實(shí)踐結(jié)果表明，當(dāng)通水流量得到一定數(shù)值時(shí)，若繼續(xù)增加通水流量，混凝土溫度并不會(huì)顯著降低，而且大體積混凝土結(jié)構(gòu)通常由成百上千個(gè)澆筑塊組成，在混凝土升溫階段盡可能的采用大流量通水進(jìn)行溫度控制，會(huì)造成工程建設(shè)資源和成本的巨大浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明實(shí)施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種混凝土初期冷卻通水流量控制方法、一種混凝土初期冷卻通水流量控制裝置、一種電子設(shè)備和一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種混凝土初期冷卻通水流量控制方法，所述方法包括：

3、確定冷卻水管的規(guī)格參數(shù)，以及所述冷卻水管內(nèi)冷卻水的水溫；所述規(guī)格參數(shù)包括：所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水管的內(nèi)徑和外徑；

4、根據(jù)所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、所述冷卻水管的內(nèi)徑、所述冷卻水管的外徑以及所述冷卻水的水溫，通過第一計(jì)算公式和第二計(jì)算公式計(jì)算得到混凝土初期冷卻升溫階段的通水流量；

5、所述第一計(jì)算公式為：

6、

7、所述第二計(jì)算公式為：

8、

9、其中，q為所述混凝土初期冷卻升溫階段的通水流量，單位為m3/s；tf為所述冷卻水的水溫，單位為℃；λp為所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；do為所述冷卻水管外徑，單位為m。

10、可選地，所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式，根據(jù)如下方式確定：

11、根據(jù)迪圖斯-貝爾特公式，努塞爾數(shù)與所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系，確定所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式；所述努塞爾數(shù)為表征所述冷卻水管與所述冷卻水之間對(duì)流傳熱強(qiáng)度的無量綱數(shù)；

12、根據(jù)所述冷卻水管的內(nèi)徑、所述冷卻水管的外徑、所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)以及所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，確定混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式；

13、根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量；

14、根據(jù)所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量、所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式、所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式。

15、可選地，所述迪圖斯-貝爾特公式為如下公式：

16、

17、其中，nu為所述努塞爾數(shù)，無量綱數(shù)；re為雷諾數(shù)，無量綱數(shù)；pr為普朗特?cái)?shù)，無量綱數(shù)；ρ為所述冷卻水的密度，單位為kg/m3；u為所述冷卻水的流速，單位為m/s；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；η為所述冷卻水的動(dòng)力黏度，單位為pa·s；c為所述冷卻水的比熱，單位為j/(kg·℃)；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；

18、所述努塞爾數(shù)與所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系，為如下公式：

19、

20、其中，nu為所述努塞爾數(shù)，無量綱數(shù)；h為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)。

21、可選地，所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式為：

22、

23、其中，h為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；c為所述冷卻水的比熱，單位為j/(kg·℃)；ρ為所述冷卻水的密度，單位為kg/m3；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；η為所述冷卻水的動(dòng)力黏度，單位為pa·s；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m。

24、可選地，所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式為：

25、

26、其中，k為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；k0為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的極限值，單位為w/(m2·℃)；do為所述冷卻水管的外徑，單位為m；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；λp為所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；h為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)。

27、可選地，所述根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制條件的升溫階段的通水流量，包括：

28、確定符合預(yù)設(shè)參數(shù)條件的混凝土和符合預(yù)設(shè)水管規(guī)格條件的冷卻水管；

29、根據(jù)所述符合預(yù)設(shè)參數(shù)條件的混凝土和所述符合預(yù)設(shè)水管規(guī)格條件的冷卻水管，設(shè)計(jì)多種通水流量工況，并根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述混凝土溫度滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量。

30、可選地，所述根據(jù)所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量、所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式、以及所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式，包括：

31、根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，以及預(yù)設(shè)關(guān)系式m＝k/ko，確定所述通水流量工況中滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的所述冷卻水流量對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)；其中，m為比例系數(shù)；k為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)；ko為所述第二傳熱系數(shù)的最終值；

32、根據(jù)所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量、所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式、所述通水流量工況中滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的所述冷卻水流量對(duì)應(yīng)比例系數(shù)，以及所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式。

33、本發(fā)明實(shí)施例公開了一種混凝土初期冷卻通水流量控制裝置，所述裝置包括：

34、第一確定模塊，用于確定冷卻水管的規(guī)格參數(shù)，以及所述冷卻水管內(nèi)冷卻水的水溫；所述規(guī)格參數(shù)包括：所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水管的內(nèi)徑和外徑；

35、第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、所述冷卻水管的內(nèi)徑、所述冷卻水管的外徑以及所述冷卻水的水溫，通過第一計(jì)算公式和第二計(jì)算公式計(jì)算得到混凝土初期冷卻升溫階段的通水流量；

36、所述第一計(jì)算公式為：

37、

38、所述第二計(jì)算公式為：

39、

40、其中，q為所述混凝土初期冷卻升溫階段的通水流量，單位為m3/s；tf為所述冷卻水的水溫，單位為℃；λp為所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；do為所述冷卻水管的外徑，單位為m。

41、可選地，所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式，根據(jù)如下模塊確定：

42、第二確定模塊，用于根據(jù)迪圖斯-貝爾特公式，努塞爾數(shù)與所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系，確定所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式；所述努塞爾數(shù)為表征所述冷卻水管與所述冷卻水之間對(duì)流傳熱強(qiáng)度的無量綱數(shù)；

43、第三確定模塊，用于根據(jù)所述冷卻水管的內(nèi)徑、所述冷卻水管的外徑、所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)以及所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，確定混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式；

44、第四確定模塊，用于根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量；

45、第五確定模塊，用于根據(jù)所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量、所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式、以及所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式。

46、可選地，所述迪圖斯-貝爾特公式為如下公式：

47、

48、其中，nu為所述努塞爾數(shù)，無量綱數(shù)；re為雷諾數(shù)，無量綱數(shù)；pr為普朗特?cái)?shù)，無量綱數(shù)；ρ為所述冷卻水的密度，單位為kg/m3；u為所述冷卻水的流速，單位為m/s；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；η為所述冷卻水的動(dòng)力黏度，單位為pa·s；c為所述冷卻水的比熱，單位為j/(kg·℃)；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；

49、所述努塞爾數(shù)與所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系，為如下公式：

50、

51、其中，nu為所述努塞爾數(shù)，無量綱數(shù)；h為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)。

52、可選地，所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式為：

53、

54、其中，d為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；c為所述冷卻水的比熱，單位為j/(kg·℃)；ρ為所述冷卻水的密度，單位為kg/m3；λ為所述冷卻水的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；η為所述冷卻水的動(dòng)力黏度，單位為pa·s；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m。

55、可選地，所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式為：

56、

57、其中，k為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)；k0為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的極限值，單位為w/(m2·℃)；do為所述冷卻水管的外徑，單位為m；d為所述冷卻水管的內(nèi)徑，單位為m；λp為所述冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為w/(m·℃)；h為所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)，單位為w/(m2·℃)。

58、可選地，所述第四確定模塊，包括：

59、第一確定子模塊，用于確定符合預(yù)設(shè)參數(shù)條件的混凝土和符合預(yù)設(shè)水管規(guī)格條件的冷卻水管；

60、第二確定子模塊，用于根據(jù)所述符合預(yù)設(shè)參數(shù)條件的混凝土和所述符合預(yù)設(shè)水管規(guī)格條件的冷卻水管，設(shè)計(jì)多種通水流量工況，并根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的通水流量。

61、可選地，所述第五確定模塊，包括：

62、第三確定子模塊，用于根據(jù)所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，以及預(yù)設(shè)關(guān)系式m＝k/ko，確定通水流量工況中滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的所述冷卻水流量對(duì)應(yīng)比例系數(shù)；其中，m為比例系數(shù)；k為所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)；所述ko為所述第二傳熱系數(shù)的最終值；

63、第四確定子模塊，用于根據(jù)所述混凝土滿足初期冷卻溫度控制要求的通水流量、所述冷卻水管的管壁表面和所述冷卻水之間的第一傳熱系數(shù)的關(guān)系式、所述通水流量工況中滿足初期冷卻溫度控制要求的升溫階段的所述冷卻水流量對(duì)應(yīng)比例系數(shù)，以及所述混凝土與所述冷卻水之間的第二傳熱系數(shù)的關(guān)系式，確定所述第一計(jì)算公式和所述第二計(jì)算公式。

64、本發(fā)明還公開了一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的混凝土初期冷卻通水流量控制方法的步驟。

65、本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述的混凝土初期冷卻通水流量控制方法的步驟。

66、本發(fā)明實(shí)施例包括以下優(yōu)點(diǎn)：

67、在本發(fā)明實(shí)施例中，確定冷卻水管的規(guī)格參數(shù)，以及冷卻水管內(nèi)冷卻水的水溫，其中，規(guī)格參數(shù)包括：冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水管內(nèi)徑和外徑，再根據(jù)冷卻水管的導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水管的內(nèi)徑、冷卻水管的外徑以及冷卻水的水溫，通過第一計(jì)算公式和第二計(jì)算公式計(jì)算得到混凝土初期冷卻升溫階段的通水流量，從而利用冷卻水管的規(guī)格參數(shù)和冷卻水的水溫，通過第一計(jì)算公式和第二計(jì)算公式準(zhǔn)確計(jì)算出冷卻水的通水流量，避免混凝土初期冷卻升溫階段因采用大流量通水對(duì)混凝土進(jìn)行溫度控制，導(dǎo)致的資源和成本的浪費(fèi)。