如何使用Matplotlib并排绘制两张不同的热力工程图表

嘿，你已经搞定了单参数图表的绘制，现在要把Pk=f(Dk)和Pk=f(Subcooling)两张图并排展示对吧？之前用plt.subplots(1,2,1)没成功，核心问题是你没有正确使用subplots返回的**轴对象（Axes）**来分别控制两张图，而是一直用全局的plt.plot，导致所有绘图操作都堆到了同一个画布上。

我帮你修改了代码，下面是完整的解决方案，关键修改点我会在后面说明：

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import math
import pyXSteam.XSteam
from pyXSteam.XSteam import XSteam

sns.set_style("ticks",{'grid.linestyle': '--'})
sns.color_palette("Spectral", as_cmap=True)
steamTable = XSteam(XSteam.UNIT_SYSTEM_MKS) # m/kg/sec/°C/bar/W

# 输入参数部分保持不变
A = float(input('Define the heat exchange area, sq.m: ')) #3000 m2
d_in = float(input('Define the inner diameter of a single HE tube, mm: ')) #20mm
CF = float(input('Define the cleanliness factor of the HE (0.8,0.85,0.9 etc): ')) #0.85
Gw=float(input('Define the CW flow, t/hr: ')) #13000 t/hr
z=float(input('Define the number of passes: ')) #1
rho=float(input('Define the density of the liquid, kg/m3: ')) #1000 kg/m3
N=float(input('Define the number of tubes in the HE: ')) #5096
Tcwin_initial=float(input('Define some initial value of Tcwin:')) #20
Dk=float(input('Define the max steam load, t/hr: ')) #274.18

# 原来的函数保持不变，重命名避免和循环变量冲突
def w():
    return ((Gw*1000/3600)*z*4*1000000)/(rho*math.pi*((d_in)**2)*N) #2.26 m/s - water velocity inside the tubes

def Cp():
    return steamTable.CpL_t(Tcwin)

def Psat_theor(Tsat_val):
    return 100*steamTable.psat_t(Tsat_val)

def calculate_dk(Dk_val):
    return Dk_val*1000/(A*3.600)

def calculate_K(dk_val, Tcwin_val):
    return CF * 4070 * ((1.1 * w() / (d_in ** 0.25)) ** (0.12 * CF * (1 + 0.15 * Tcwin_val))) * (1 - (((35 - Tcwin_val) ** 2) * (0.52 - 0.0072 * dk_val) * (CF ** 0.5)) / 1000)

# ------------------- 核心修改：创建并排子图 -------------------
# 创建1行2列的子图，figsize设置画布宽度和高度，保证两张图都有足够空间
fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(14, 6))
labels = []  # 用来收集图例标签

X = np.arange(Dk*0.1,Dk*1.1,Dk*0.1)
for Tcwin in np.arange(17,31,2):
    labels.append(r'$t_{1в}$' + f'={Tcwin} \N{DEGREE SIGN}С')
    
    # 计算第一张图的数据：Pk=f(Dk)
    pk_vs_dk = []
    # 计算第二张图的数据：Pk=f(Subcooling)
    pk_vs_subcooling = []
    subcooling_values = []
    
    for Dk_val in X:
        # 计算当前Dk下的所有参数
        dk = calculate_dk(Dk_val)
        K = calculate_K(dk, Tcwin)
        Cp_val = Cp()
        
        Tcwout_theor = Tcwin + (Dk_val * 2225 / (Cp_val * Gw))
        Subcooling = (Tcwout_theor - Tcwin) / ((math.e ** (K * A / (Cp_val * (Gw * 1000 / 3600) * 1000)))-1)
        Tsat_theor_val = (Tcwout_theor + Subcooling)
        
        # 收集对应数据
        pk_vs_dk.append(Psat_theor(Tsat_theor_val))
        pk_vs_subcooling.append(Psat_theor(Tsat_theor_val))
        subcooling_values.append(Subcooling)
    
    # ------------------- 分别在两个轴上绘图 -------------------
    # 第一张图：Pk=f(Dk)
    ax1.plot(X, pk_vs_dk)
    ax1.grid(True, which="both", ls="--", c='gray')
    ax1.set_xlabel(r'$D_{k}$' + ',т/ч', loc='right')
    ax1.set_ylabel(r'$P_{k}$' + ',кПа', rotation=0, loc='top')
    ax1.set_title(r'$P_{k}$' + '=f(' + '$D_{k}$' + ')')
    
    # 第二张图：Pk=f(Subcooling)
    ax2.plot(subcooling_values, pk_vs_subcooling)
    ax2.grid(True, which="both", ls="--", c='gray')
    ax2.set_xlabel(r'Subcooling' + ',\N{DEGREE SIGN}С', loc='right')
    ax2.set_ylabel(r'$P_{k}$' + ',кПа', rotation=0, loc='top')
    ax2.set_title(r'$P_{k}$' + '=f(' + 'Subcooling' + ')')

# ------------------- 设置图例和布局 -------------------
# 给两个子图添加图例（曲线样式一致，保证图例对应关系清晰）
ax1.legend(labels)
ax2.legend(labels)

# 移除多余的边框
sns.despine(ax=ax1)
sns.despine(ax=ax2)

# 自动调整子图间距，避免标签和标题重叠
plt.tight_layout()
plt.show()

关键修改说明： #

1. 使用轴对象控制绘图：
   用fig, (ax1, ax2) = plt.subplots(1, 2, figsize=(14, 6))创建了1行2列的子图，后续所有绘图操作都通过ax1和ax2这两个轴对象完成，而不是全局的plt，这样就能分别控制两张图的内容。

2. 同时计算两张图的数据：
   在循环中，除了计算Pk=f(Dk)的数值，还同步计算了Pk=f(Subcooling)需要的过冷度（Subcooling）和对应Pk值，确保两组数据的对应关系正确。

3. 修复变量名冲突：
   原代码中函数名（比如dk、K）和循环内的变量名重复，我把函数重命名为calculate_dk、calculate_K，避免了变量覆盖导致的逻辑错误。

4. 优化布局和可读性：
   使用plt.tight_layout()自动调整子图间距，避免标签和标题重叠；统一收集图例标签，保证两张图的图例对应关系一致。

这样修改后，你就能在程序末尾看到两张并排的图表，分别展示Pk=f(Dk)和Pk=f(Subcooling)的关系啦！

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Pavel Tashkinov