專利名稱：一種在處理過程中預測至少一個液體流動參數的在線設備的制作方法
技術領域：
本發明一方面涉及一種在處理過程中在線預測至少一個液體流動參數的設備。另一方面，本發明涉及一種紫外線放射量在線測定器，用來在紫外線消毒過程中，對于一種給定的微生物，預測其生物測定等效劑量。另一方面，本發明涉及一種在處理過程中在線預測至少一個液體流動參數的方法。
例如，序號為4,482,809、4,872,980和5,006,244的美國專利(這三個專利都是Maarschalkerweerd申請的，而且都轉讓給本發明的受讓人，在下文中稱作Maarschalkerweerd的1號專利)都描述了使用紫外線的重力自流液體處理系統。
這些系統包括一個紫外線燈框架陣列，該框架包括幾個紫外線燈，每個燈安裝在套管內，套管從一對連接在連接板上的立柱之間伸出，并受到立柱的支撐。這些被支撐的套管(包括紫外線燈)插入被處理的液體之中，然后利用輻射進行消毒。液體暴露于其中的輻射強度的大小由液體與燈的接近程度、燈的輸出瓦數和液體流經燈的速度確定。典型情況下，使用一個或多個紫外線傳感器來監測燈的紫外線輸出，在可能的范圍內，可通過在處理設備的下游設置液位門或者同類裝置，對液體的液位進行控制。
序號為5,418,370、5,539,210和5,590,390的美國專利(這三個專利都是Maarschalkerweerd申請的，而且都轉讓給本發明的受讓人，在下文中稱作Maarschalkerweerd的2號專利)都描述了使用紫外線輻射的液體處理系統。特別是，Maarschalkerweerd的2號專利講授了一種布置成開放形式的紫外線處理系統，包括液體的重力自流流動。在一種優選實施例中，經過處理，液體被排入溪流、小河、大河、湖泊或者其它水系中，即這種實施例表示該系統在城市廢水處理廠中的應用。
傳統上，在紫外線輻射處理系統工藝中，給定輻射區的輻射劑量通過下式進行計算DOSE＝tave×Iave其中tave是微生物在輻射區中的平均時間，Iave是紫外線在輻射區體積內的平均強度。
近來，有建議認為這種相對簡單的計算方法可能在某種情況下導致實際上輻射到被處理液體的劑量不準確——參見“在開放式紫外線系統中的流體動力學特性對微生物失活的影響”(K.Chiu，D.A.Lyn，和E.R.Blatchley III，CSCE/ASCE環境工程學會(1997)，1189-1199頁)。這可能導致嚴重的后果，因為許多紫外線輻射處理系統都規定大部分使用這種算法。進一步，這種計算假定系統始終在最佳狀態下運行，因此將不會考慮諸如一個或多個紫外線輻射源工作不正常或者根本不工作的情況。
因此，本工藝需要有一種設備，能夠預測輻射給液體的劑量，并具有提高了的精度。如果這種設備能夠廣泛使用，而不限于預測紫外線處理系統輻射到液體中的劑量，就是說，不限于作為紫外線放射量測定器來使用，那將是非常有利的。
本發明的一個目標是排除或者減小在先技術中上述缺點中的至少一個缺點。
本發明的另一個目標是提供一種新型的在線設備，用于預測處理過程中的至少一個液體流動參數。
本發明的再一個目標是提供一種新方法，用來在線預測處理過程中的至少一個液體流動參數。
在本發明的一個方面，本發明提供一種在線設備，用來預測處理過程中的至少一個液體流動參數，處理過程包括一個有界的液體區域，該區域形成一個預定的方陣。該設備包括一臺計算機，該計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括方陣中多個節點或微粒路徑的位置信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；和(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。
在本發明的另一方面，本發明提供一種在線設備，用來預測處理過程中的至少一個液體流動參數，處理過程包括一個有界的液體區域，該區域形成一個預定的方陣。該設備包括一臺計算機，該計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括在預定部分內關于多個節點和微粒路徑的相關信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；和(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。
在本發明的又一方面，一種紫外線放射量在線測定器，用來在紫外線消毒過程中，對于一種給定的微生物，預測其生物測定的等效劑量，紫外線消毒過程包括一個流動區域，液體在該區域中流動。該設備包括一臺計算機，計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括關于經過流動區域的多個液體路徑的相關劑量信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置，輸入數據選自液體的紫外線透射率、液體的流速和流動區域的強度范圍等數據；和(iii)由數據庫和輸入數據計算給定微生物的生物測定等效劑量的裝置。
在本發明的再一方面，本發明提供一種處理過程中在線預測至少一個液體流動參數的方法，處理過程包括一個流動區域，該處形成一個預定部分，液體流過這部分。該方法包括如下步驟(i)在計算機的存儲器中存入數據庫，數據庫包括在預定部分內關于多個節點和微粒路徑的相關信息；(ii)從處理過程獲得輸入數據；(iii)將輸入數據傳送給計算機；以及(iv)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數。
對于化學、光化學或生物處理具有基本了解是預測和控制處理結果的關鍵。大多數此類處理包括液體流動，而液體特性可以很大程度上影響處理的效率。對液體流動理解得越好，處理的預測和控制就越好。
本發明的一個優點是在線預測至少一個液體流動參數，例如速度、壓力、溫度和紊流參數，這些參數優選地通過計算流體動力學(CFD)計算出來，并與某些在處理中感興趣的離散點上在線測定的相關參數結合起來。如果所有在感興趣的流動區域上的相關流動參數都已知，就可以獲得更好的系統預測反應，這將導致更好的處理控制。
例如，本發明可以應用在紫外線輻射液體處理系統中預測劑量分布輪廓，從而減小和/或消除上述在先技術中的不足。當然，本領域技術人員將認識到本發明可用于多種其它應用，例如光化學處理、化學處理、生物處理等等。
該數據庫包括方陣中多個節點的位置信息。數據庫可通過確定一個流動區域內流動參數的分布而獲得(例如，在感興趣的處理過程中盛放液體的一個通道或者管道)。這可以在線和離線情況下獲得。
如果數據庫是在離線情況下獲得的，那么將用到兩種通用技術。第一種包括“直接測量”，使用諸如激光多普勒風速測定法、熱線風速測定法和微粒圖象測速法的技術。第二種包括“數值/計算技術”，典型地稱之為CFD(計算流體動力學)—例如，參見Versteeg等所著“計算流體動力學介紹”(1995)。
如果數據庫為在線情況下獲得，則優選地使用數值/計算技術，關于這些技術更多的細節可以在以下一篇或多篇文獻中找到1、“熱線風速測定法”，G..Compte-Bellot，流體力學評論年報，第8卷，209-231頁(1976)；2、“激光測速法”，Ronald J.Adrian，“流體力學測試”第五章，Richard J.Goldstein編輯，1983；3、“數字微粒圖像測速法”，C.E.Willert和M.Gharib，流體實驗，第10期，181-193頁(1991)；4、TSI公司，網址為“http//www.tsi.com”；5、DANTEC測試技術，網址“http//www.dantecmt.com”；6、Fluent5用戶手冊，Fluent公司，Lebanon，NH，美國；以及7、Versteeg，H.K.和W.Malalasekera.計算流體動力學介紹。Longman集團有限公司，1995。
在本發明的優選應用(即一種紫外線放射量測定器)中，存儲在計算機存儲器中的數據庫，應當包括在有界流動區域預定方陣內的多個節點中的每個節點的位置信息。優選地，每個節點的位置信息包括節點的空間位置、速度矢量分量、壓力以及關于紊流的測量值，例如紊流動能和紊流耗散速率。
通過直接測試確定在流動區域內的流動參數的優選方法，就是通過在整個區域內推理地測量參數(例如離線測量)，建立這些參數的數據庫，其中測量的條件與感興趣的處理實驗相似。例如，在紫外線消毒反應器的情況下，速度、壓力和紊流參數可以在反應器內細小的三維網格(即方陣)節點位置處進行測量，此時的流動速度與反應器的工作狀態相關。通過重復測量不同的體積流動速度狀態，可以建立起變化的流動狀況數據庫。實質上，數據庫由代表物理測量位置的節點x、y、z位置組成，對于每個不同的體積流動速度，在每個節點測量相關流動參數(速度、壓力、紊流強度……)。
使用數值/計算技術在流動區域內確定流動參數的優選方法是使用CFD。通過在計算機上對反應器內的液體建模，可以建立起一個包括必要位置信息的合適的數據庫。
不管包括必要位置信息的數據庫是通過實驗還是數值模擬建立起來的，都希望它能夠與在線狀態相關聯。這通過測量相關的體積流動參數來完成。在紫外線消毒反應器的情況下，相關參數將很可能是體積流動速度。在在線CFD系統的情況下，當流動速度改變時，將產生一個包含位置信息的新數據庫。另一方面，如果數據庫包括離線產生(使用CFD或者直接測量)的位置信息，那么將使用插值或者換算技術，以便由數據庫中的已有狀態接近地模擬在線狀態。
對于給定的在線狀態，一旦通過反應器的液體確定了，就可以求解傳輸方程來確定相關處理函數(如上面所提到的)。在本發明的紫外線消毒反應器的應用中，興趣在于反應器的執行情況，或者特別是反應器對于目標病菌的失活。通過使用考慮第一階動力學、有關微生物的微粒、和微生物恢復過程的方程，生物失活可以建立成所用紫外線劑量的函數。
在第一階動力學中，生物失活可以建立為NN0=e-kD---(1)]]>其中N0是消毒前存活的微生物的數量，N為消毒后存活的微生物的數量。常數k依賴于失活的微生物的類型，D為輻射劑量。劑量定義為相對暴露時間的殺菌強度。在實際的反應器中，紫外線強度隨反應器內空間位置(離燈越遠的區域紫外線強度越弱)和水的紫外線透射率(UVT)不同而變化。由于燈的位置是已知的(反應器的幾何形狀已知)，而且UVT可以在線測量，反應器內的強度場可以計算出來，并與在線傳感器讀數相關聯。當微生物流經反應器，由于液體的運動(在該例中是水)，微生物將通過強度場。很明顯，當流經反應器時，微生物路徑將經歷程度變化的強度。對流經線路上的強度場和紫外線暴露時間進行積分，將對每個微生物產生一個劑量值。
一個紫外線反應器將具有無限多個微生物通過的路徑，每個特定的線路接收特定的劑量。由于一個反應器具有無限多個微生物可以通過的路徑，反應器純失活可以寫作NN0=Σi=1∞fie-kDi---(2)]]>其中fi是接收劑量Di的微粒的分數，這樣Σi=1∞fi=1]]>反應器失活的模型為NN0=e-kDeqv---(3)]]>其中N0在這里是反應器上游的存活微生物流量(或者在準直射束研究(collimated beam study)的情況下是存活微生物的總數)，N是消毒后反應器下游的存活微生物數量。Deqv是反應器輻射劑量。
反應器輻射劑量，或者“等效劑量”，可以通過將方程(2)和(3)聯合求解得到NN0=e-kDeqv=Σi=1∞fie-kDi---(4)]]>或者Deqv=-1kln[Σi=1∞fie-kDi]---(5)]]>實質上，反應器執行情況由通過反應器的所有微生物路徑積分確定。在計算上，這可以由包括每個節點位置信息的數據庫確定。現有的兩種傳統CFD方法可用來完成這個任務1、歐拉/標量法；和2、拉各朗日微粒路徑法。
在歐拉法中，劑量D當作一個標量，標量傳輸方程與強度場積分，而包括位置信息的數據庫可以用來確定反應器出口的劑量分布。出口處劑量分布和出口處體積流速部分的積分和方程(5)將給出基于目標微生物失活常數k的反應器執行值。歐拉方法的困難之處在于求解擴散和將劑量平均了的紊流混合體的標量方程。實際上，每個微生物都是一個離散實體，應當被當作離散實體處理，而不能夠平均。商業軟件CFD能夠非常容易地用來求解方程——參見，例如FluentTMCFD軟件的操作手冊。應當強調數值模擬和實驗產生的數據庫包括可以使用現有CFD軟件的位置信息。
優選方法是使用拉各朗日微粒路徑法。利用這種方法，包括每個節點的位置信息的數據庫可用來確定通過反應器的離散微粒的運動。微粒路徑可以和已知的強度場進行積分，以確定對每個微粒的輻射劑量。每個微粒將有自己的路徑，沒有兩條路徑是相同的，通過計算例如100個微粒的路徑可以獲得劑量分布的充分表示。在這種方法中，方程(4)和(5)可以直接使用，求和上限設置為n，此處n為代表微粒路徑的數目，并且fi＝1/n。
在本發明的一個優選實施例中，數據庫包括方陣的至少一部分中的多個微粒路徑的位置信息(就是說，不是整個方陣中的多個節點的位置信息)。因此，數據庫不依賴于強度場得到。換句話說，不是在線存儲包括位置信息的數據庫，而是建立一個用來推斷微粒路徑數據的數據庫，而且只有微粒路徑需要在線存儲。這種改進進一步建少了計算量。
如上所示，對于化學、光化學或生物處理具有基本了解是預測和控制處理結果的關鍵。例如，本發明可以用于在紫外線輻射液體處理系統中預測消毒執行情況，從而減少和/或消除了在先技術中的上述缺點。更為特別的是，本發明的在線設備的一個優選實施例是一種用于在給定的紫外線消毒系統和處理過程中預測生物測定等效劑量的紫外線放射量測定器。
在本設備的這種優選實施例中，數據庫包括經過紫外線消毒處理的多個實際微粒的劑量數據，其中每個實際微粒可代表一個微生物、一個微生物集合或其它物質，或者一個化學分子。當通過反應器時，每個實際微粒的劑量可由微粒經受的紫外線強度在紫外線消毒過程中微粒經過的路徑上的積分確定。數學上，這種關系可以表示為Di=∫t=0t=trI(x,y,z)dt]]>其中Di為第i個實際微粒經過紫外線消毒處理后所經受的紫外線劑量，單位為mJ/cm2；I(x，y，z)為微粒經過紫外線消毒處理路徑在位置(x，y，z)處經受的紫外線強度，單位mW/cm2；t是時間，單位為秒，其中t＝0表示微粒進入紫外線消毒處理的時刻，t＝tr表示微粒離開紫外線消毒處理的時刻。
實際微粒經過反應器的路徑可通過使用諸如激光多普勒風速測定法、熱線風速測定法和微粒圖象測速法等技術“直接測量”。或者該路徑可通過使用“數值/計算技術”來預測，典型地稱之為計算流體動力學(CFD)。本領域技術人員清楚CFD技術允許給實際微粒賦予物理特性，這樣就能模擬作用在微粒上的諸如重力之類的外力的影響。
利用這些方法，典型情況下實際微粒的路徑將用空間—時間坐標系(x，y，z，t)進行確定，其中x，y和z確定一個空間的三維坐標系統，而t表示時間。本領域技術人員知道可以使用徑向或者極坐標系，并且考慮到對稱性，允許由一維或二維空間坐標系表示通過紫外線消毒處理的實際微粒的路徑，而不是使用三維坐標表示。
假定通過紫外線消毒處理的實際微粒的路徑能夠用連續的空間—時間坐標典型地表示，那么輻射給每個微粒的劑量可以使用求和符號寫成Di=Σj=1j=ki(I(xj+1,yj+1,zj+1)+I(xj,yj,zj))2(tj+1-tj)]]>其中第i個經過紫外線消毒處理的微粒的路徑由ki系列空間—時間坐標表示。
紫外線消毒處理中位置(x，y，z)處的紫外線強度可以使用標準光學技術計算出來，該技術或者使用徑向強度模型，在如下文獻中有描述C.N.Haas和G.P.Sakellaropoulos(1979)，“紫外線消毒示性分析”，環境工程國家會議，ASCE專業會議，舊金山，CA，7月9-11日，540-547頁；或者使用點源求和，在下文中有描述S.M.Jacob和J.S.Dranoff(1970)，“在完全混合的光反應器中的光線強度設置集”，AIChE雜志，16卷，第3期，359-363頁；或者使用修改為包括折射效應的點源求和，如J.R.Bolton(1999)，“在使用寬帶介質—壓力水銀紫外線燈的環狀紫外線消毒反應器中計算紫外線通量速度分布時折射和反射的重要性”。
本領域技術人員清楚，可為紫外線消毒處理定義多個強度模型，而且每個模型可以按照被處理水的紫外線吸收特性和紫外線反應器的構造，提供一個合理的紫外線強度預測結果。強度模型的合理性可以通過測量紫外線強度來驗證，測定時使用輻射計、輻射測量術、或者其它人們知道的紫外線測量方法。
在本發明的使用多個紫外線燈進行紫外線消毒處理的一個優選實施例中，每個以全部功率工作的紫外線燈輻射到實際微粒上的劑量可以計算出來并存入數據庫。因此，如果紫外線消毒處理使用“L”個紫外線燈，對于每個實際微粒來說，數據庫包括1號紫外線燈、2號紫外線燈等等一直到第L個紫外線燈輻射到那個微粒上的數據。在一種可能的數據庫表示中，3個燈的反應器信息可按表1的結構存放。
表1

本領域技術人員知道每個微粒通過紫外線消毒處理時的路徑將取決于水的流速以及其它特性。數據庫可包括通過消毒處理的許多流速的劑量數據，以及多個水的特性。然而，在本發明的一種優選實施例中，只有有限的流動狀態存儲在數據庫中，而關于其它狀態的劑量值通過對存儲數據的轉換而獲得。例如，輻射到實際微粒上的劑量在x流速方向的量可從y流速方向上的量乘以流速y與流速x的比例計算出來。
本領域技術人員還知道，每個實際微粒經過紫外線消毒處理時所經受的強度，將取決于被處理水的紫外線透射率。數據庫可包括多個紫外線透射率值的劑量數據。然而，在本發明的一個優選實施例中，給定燈按給定的流速輻射到每個實際微粒上的劑量作為紫外線透射率的函數可存儲在數據庫中。例如，給定燈按給定的流速輻射到每個實際微粒上的劑量，可描述為紫外線透射率從30～99％的范圍內的5階多項式函數。在這種情況下，數據庫只需包括與多項式函數相關的5個系數，以描述紫外線透射率范圍內的劑量。
本領域技術人員將進一步知道紫外線燈可在不同的功率等級上工作，因而受諸如燈的壽命和燈套管的污垢等因素的影響，不同燈之間的紫外線輸出可能會有所變化。在本發明的一種示例中，某個給定燈輻射到每個實際微粒上的劑量，可能由燈本身電源設置縮放。在另一種示例中，輻射到每個實際微粒上的劑量由一個比例值縮放，該比例為使用標準紫外線傳感器測量的紫外線強度和使用適當的紫外線強度模型計算出的該傳感器的紫外線強度的比例，或者和從使用新燈、無污垢的套管以及無污傳感器檢測窗口測得的傳感器結果預測得到的紫外線強度的比例。
第i個實際微粒經過紫外線消毒處理所經受的純劑量，可通過將反應器內每個燈輻射到該微粒的劑量加起來計算出來。在一種優選示例中，每個微粒的純劑量可由此計算(NetDose)i=QCFDQΣn=1n=LDosein(UVT)fn]]>其中QCFD是與存儲在數據庫中的實際微粒軌跡的空間—時間坐標系相關的流速；Q是經過紫外線消毒處理的實際流速；
Dosein(UVT)是在UVT(紫外線透射率)為某個紫外線透射率值時第n個燈輻射到第i個實際微粒上的劑量；fn是第n個燈的縮放因子，說明表示污垢多少或燈的壽命的燈的電源設置和傳感器的測量值。
為了預測紫外線消毒處理的輻射劑量，應當對輻射到多個微粒上的劑量進行計算。微粒的路徑應當從紫外線消毒處理上游的管道入口開始。管道入口內的實際微粒開始位置應當在反應器足夠上游的地方，這樣紫外線消毒處理輻射到微粒上的劑量不會受更上游位置移動的明顯影響。在本發明的一種優選應用中，實際微粒的開始位置在垂直于體積流量的平面內，并且在該平面內均勻分布。本領域技術人員將認識到紫外線消毒處理的管道入口可在每次安裝中位置不一樣。由于管道入口的構造將對實際微粒經過紫外線消毒處理的路徑有影響，本發明的一個優點是能夠估計對紫外線消毒處理的執行有影響的現場特殊考慮。
在本發明的典型應用中，確定輻射劑量大于250實際微粒。本領域技術人員將認識到沒有兩個微粒會沿同一路徑通過紫外線消毒處理過程。因此，輻射到紫外線反應器的劑量可代表一種劑量直方圖。進一步，劑量直方圖可使用一種可能性分布進行建模，這可和處理動力學聯合起來預測紫外線消毒處理的純影響。
紫外線消毒處理的純執行性能可通過對輻射到每個微粒的純劑量影響進行求和而計算出來。劑量的影響可使用由標準實驗室實驗確定的動力學方程來描述。在使用紫外線消毒的情況下，對于特定微生物的紫外線失活動力學，可通過將這些微生物的攪動懸浮液暴露在紫外線強度已知的紫外線燈光的準直射束之下來確定。根據不同的暴露時間，使用不同的劑量。失活動力學可通過繪制作為輻射劑量的函數獲得的失活的圖形來得到。將失活作為劑量的函數來繪制可使用一階動力學建模
N/N0＝exp(-k Dose)其中N0為暴露在紫外線下之前存活微生物的濃度；N0為暴露在紫外線下之后存活微生物的濃度；k是微生物的一階失活常數。
本領域技術人員將會認識到微生物失活動力學不總是依照一階動力學。在那些情況下，一系列事件模型，一個雙指數模型或者其它一些傳統函數更適合用來描述失活和劑量之間的關系。
給定一個函數g(劑量)來描述微生物失活動力學，反應器的純執行情況可用下式計算N/N0=Σi=1i=mg((NetDose)i)/m]]>其中m為所考慮的經過紫外線處理過程的實際微粒的總數。
反應器的純執行情況可以使用失活動力學通過求解下式與劑量等效值發生關聯g(DoseEquivalent)=Σi=1i=mg((NetDose)i)/m]]>在一階動力學的情況下，這些方程可以寫作N/N0=Σi=1i=mexp(k(NetDose)i)/m]]>和DoseEquivalent=-ln(Σi=1i=mexp(k(NetDose)i)/m)/k]]>盡管參考優選實施例和特定圖例對本發明進行了描述，當然本領域技術人員應當理解，對于這些優選實施例和圖例的各種修改都不會偏離本發明的實質和精神。
這里所參考的所有的出版物、專利和專利申請都整體并入本文以作參考，在相同程度上，就象每個單獨的出版物、專利或者專利申請都專門、分別表示整個作為參考并入本發明。
權利要求
1.一種在處理過程中預測至少一個液體流動參數的在線設備，處理包括一個有界的液體區域，該區域形成一個預定的方陣，該設備包括一臺計算機，該計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括方陣中多個節點或微粒路徑的位置信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；和(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。
2.權利要求1所述的設備，其特征在于，數據庫獨立產生，并在存儲器中存儲至少一種預定流動狀態。
3.權利要求2所述的設備，其特征在于，數據庫使用拉各朗日型微粒軌跡路徑獨立產生。
4.權利要求2所述的設備，其特征在于，數據庫使用歐拉型標量對流擴散路徑獨立產生。
5.權利要求1-4中任一要求所述的設備，進一步包括當輸入數據與至少一個預定流動狀態不對應時調整數據庫的裝置。
6.權利要求1-5中任一要求所述的設備，其特征在于，數據庫通過計算流體動力學在線產生。
7.權利要求1-6中任一要求所述的設備，其特征在于，方陣包括一維節點陣列。
8.權利要求1-6中任一要求所述的設備，其特征在于，方陣包括二維節點陣列。
9.權利要求1-6中任一要求所述的設備，其特征在于，方陣包括三維節點陣列。
10.權利要求1-9中任一要求所述的設備，其特征在于，處理過程包括輻射流體處理過程。
11.權利要求10所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括輻射劑量。
12.權利要求1-9中任一要求所述的設備，其特征在于，處理過程包括化學處理。
13.權利要求12所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括處理過程中的至少一種化學藥品濃度。
14.權利要求1-9中任一要求所述的設備，其特征在于，處理包括生物處理。
15.權利要求14所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括生物處理過程中一種有機物的存活性。
16.權利要求1-15中任一要求所述的設備，其特征在于，有界流動區域包括一個開放反應器，處理過程在該反應器中進行。
17.權利要求16所述的設備，其特征在于，開放反應器包括一個液體流動的通道。
18.權利要求1-15中任一要求所述的設備，其特征在于，有界流動區域包括一個封閉反應器，處理過程在該反應器中進行。
19.權利要求18所述的設備，其特征在于，封閉反應器包括包含液體的通道。
20.權利要求1-19中任一要求所述的設備，進一步包括至少一個液體流動參數的計算值的表示裝置。
21.權利要求20所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個可見指示器。
22.權利要求20所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個顯示器。
23.權利要求20所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個彩色指示器。
24.權利要求20所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個音響指示器。
25.權利要求20所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個可見指示器和一個音響指示器。
26.權利要求1-25中任一要求所述的設備，進一步包括根據至少一個液體流動參數的計算值控制處理的裝置。
27.權利要求26所述的設備，其特征在于，控制裝置包括將至少一個液體流動參數的計算值和至少一個液體流動參數的預定閾值進行比較的裝置。
28.權利要求1-27中任一要求所述的設備，其特征在于，從處理過程接收輸入數據的裝置包括一個鍵盤。
29.權利要求1-27中任一要求所述的設備，其特征在于，從處理過程接收輸入數據的裝置包括一個電子控制器。
30.權利要求1-30中任一要求所述的設備，其特征在于，計算機安裝在第一位置，處理工序位于相對第一位置較遠的第二位置。
31.權利要求30所述的設備，其特征在于，計算機進一步包括一個遠程通信鏈路鏈接，允許在第一位置和第二位置之間進行通信。
32.一種在線設備，用來預測處理過程中的至少一個液體流動參數，處理過程包括一個流動區域，該處形成一個預定部分，液體在這部分內流動，該設備包括一臺計算機，計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括在預定部分內關于多個節點和微粒路徑的信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；和(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。
33.權利要求32所述的設備，其特征在于，數據庫獨立產生，并在存儲器中存儲至少一種預定流動狀態。
34.權利要求33所述的設備，其特征在于，數據庫使用拉各朗日型微粒軌跡路徑獨立產生。
35.權利要求33所述的設備，其特征在于，數據庫使用歐拉型標量對流擴散路徑獨立產生。
36.權利要求32-35中任一要求所述的設備，進一步包括當輸入數據與至少一個預定流動狀態不對應時調整數據庫的裝置。
37.權利要求32-36中任一要求所述的設備，其特征在于，數據庫通過計算流體動力學在線產生。
38.權利要求32-37中任一要求所述的設備，其特征在于，預定部分包括一維節點陣列。
39.權利要求32-37中任一要求所述的設備，其特征在于，預定部分包括二維節點陣列。
40.權利要求32-37中任一要求所述的設備，其特征在于，預定部分包括三維節點陣列。
41.權利要求32-40中任一要求所述的設備，其特征在于，處理過程包括輻射流體處理過程。
42.權利要求41所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括輻射劑量。
43.權利要求32-40中任一要求所述的設備，其特征在于，處理過程包括化學處理。
44.權利要求43所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括處理過程中的至少一種化學藥品濃度。
45.權利要求32-41中任一要求所述的設備，其特征在于，處理包括生物處理。
46.權利要求45所述的設備，其特征在于，至少一個液體流動參數包括生物處理過程中一種有機物的存活性。
47.權利要求32-46中任一要求所述的設備，其特征在于，預定部分包括在有界流動區域內。
48.權利要求47所述的設備，其特征在于，有界流動區域包括一個開放反應器，處理過程在該反應器中進行。
49.權利要求48所述的設備，其特征在于，開放反應器包括一個液體流動的通道。
50.權利要求47所述的設備，其特征在于，有界流動區域包括一個封閉反應器，處理過程在該反應器中進行。
51.權利要求50所述的設備，其特征在于，封閉反應器包括包含液體的通路。
52.權利要求32-51中任一要求所述的設備，進一步包括至少一個液體流動參數的計算值的表示裝置。
53.權利要求52所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個可見指示器。
54.權利要求52所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個顯示器。
55.權利要求52所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個彩色指示器。
56.權利要求52所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個音響指示器。
57.權利要求52所述的設備，其特征在于，表示裝置包括一個可見指示器和一個音響指示器。
58.權利要求32-57中任一要求所述的設備，進一步包括根據至少一個液體流動參數的計算值控制處理的裝置。
59.權利要求58所述的設備，其特征在于，控制裝置包括將至少一個液體流動參數的計算值和至少一個液體流動參數的預定閾值進行比較的裝置。
60.權利要求32-59中任一要求所述的設備，其特征在于，從處理過程接收輸入數據的裝置包括一個鍵盤。
61.權利要求32-59中任一要求所述的設備，其特征在于，從處理過程接收輸入數據的裝置包括一個電子控制器。
62.權利要求32-61中任一要求所述的設備，其特征在于，計算機安裝在第一位置，處理工序位于相對第一位置較遠的第二位置。
63.權利要求62所述的設備，其特征在于，計算機進一步包括一個遠程通信鏈路鏈接，允許在第一位置和第二位置之間進行通信。
64.一種紫外線放射量在線測定器裝置，用來在紫外線消毒過程中，對于一種給定的微生物，預測其生物測定的等效劑量，紫外線消毒過程包括一個流動區域，液體在該區域中流動，該設備包括一臺計算機，計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括關于經過流動區域的多個液體路徑的相關劑量信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置，輸入數據選自液體的紫外線透射率、液體的流速和流動區域的強度范圍；以及(iii)由數據庫和輸入數據計算給定微生物的生物測定等效劑量的裝置。
65.一種在處理過程中在線預測至少一個液體流動參數的方法，處理過程包括一個流動區域，該處形成一個預定部分，液體流過這部分，該方法包括如下步驟(i)在計算機的存儲器中存入數據庫，數據庫包括在預定部分內關于多個節點和微粒路徑的相關信息；(ii)從處理過程獲得輸入數據；(iii)將輸入數據傳送給計算機；以及(iv)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數。
全文摘要
本文描述了一種用來預測處理過程中的至少一個液體流動參數的在線設備。在實施例中，所討論的處理過程包括一個流動區域，該處形成一個預定部分，液體在這部分那流動，該設備包括一臺計算機，計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括在預定部分內關于多個節點和微粒路徑的相關信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；以及(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。在另一實施例中，所討論的處理過程包括一個有界的液體區域，該區域形成一個預定的方陣，該設備包括一臺計算機，該計算機具有(i)一個接收數據庫的存儲器，數據庫包括方陣中多個節點或微粒路徑的位置信息；(ii)從處理過程接收輸入數據的裝置；以及(iii)由數據庫和輸入數據計算至少一個液體流動參數的裝置。本設備作為一個紫外線放射量測定器使用時尤其具有優勢。
文檔編號G01F1/00GK1408061SQ00816796
公開日2003年4月2日 申請日期2000年12月6日 優先權日1999年12月6日
發明者戴維·A·奧爾森, 尤里·勞里夏因, 哈羅德·賴特 申請人:特洛伊人技術公司