Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе Российский патент 2021 года по МПК G01N25/60 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области определения теплофизических параметров теплоносителя воды в двухфазном ее состоянии, а именно к области определения степени сухости влажного пара в паропроводах.

Уровень техники

Аналогом изобретения является способ определения степени сухости влажного пара по патенту на изобретение RU 2046328, включающий: измерение статического давления и периодический отбор пробы пара из паропровода; конденсацию отбираемой пробы в замкнутый объем воды, измерение температуры воды, вычисление.

Прототипом изобретения является «способ определения степени сухости влажного пара» по патенту на изобретение RU 2489709 (или RU 2535232), включающий: измерение статического давления и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с подводом тепла от внешнего источника; измерение давления и температуры пара на выходе проточного объема; измерение расхода отбираемой пробы пара; вычисление степени сухости в паропроводе по всем измеряемым величинам.

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя».

Недостатком прототипа является:

1. Отсутствует возможность осуществления известного способа без внешнего подвода тела к отбираемой пробе пара, и измерения ее расхода.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является «способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе», по параметру непрерывно отбираемой пробы пара без внешнего подвода тепла, и без измерения ее расхода, включающий:

измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя;

включает:

тепловую изоляцию отбираемой пробы пара от точки ее отбора, до выхода из теплоизолированного проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя;

определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, состояния отбираемой пробы пара: есть (адиабатический) перегрев или нет (адиабатического) перегрева;

если есть перегрев:

определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, энтальпии пробы пара,

определение, по статическому давлению в паропроводе и энтальпии пробы пара, степени сухости влажного пара в паропроводе;

если нет перегрева:

вычисление границы определения степени сухости влажного пара (в паропроводе) по его статическому давлению и энтальпии паровой фазы отбираемой пробы пара;

установку сигнала: степень сухости влажного пара в паропроводе ниже границы ее определения.

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

Фигура 1. Схема определения степени сухости влажного пара в паропроводе.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фигуре 1 показана схема устройства осуществляющего способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе. Это устройство содержит:

паропровод 1;

узел отбора пробы пара 2 в паропроводе, окно - приемник пробы 3 и трубку отбора пробы 4;

измеритель статического давления в паропроводе 5;

узел дросселирования отбираемой пробы пара 6,

теплоизолированный проточный объем 7;

измеритель статического давления в проточном объеме 8;

измеритель температуры в проточном объеме 9;

контроллер 10;

вентиль (отключающая арматура) 11 на выходе из теплоизолированного проточного объема 7 в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя.

В соответствии с представленной (фиг. 1) схемой отбор пробы пара осуществляется через окно-приемник 3. При этом известно статическое давление в паропроводе, например а также ему соответствующая температура насыщающих паров t_n=278,51°С. Отбираемая проба пара по теплоизолированной трубке 4 поступает на узел дросселирования 6 на входе в теплоизолированный проточный объем 7. Проточный объем 7, на его выходе, через вентиль 11 открыт в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя. В теплоизолированном проточном объеме 7 измеряют статическое давление (измерителями 8) и температуру (измерителями 9). В этом объеме осуществляется адиабатический процесс испарения жидкой фазы за счет внутренней энергии отбираемой пробы влажного пара, без теплообмена с внешней средой. Исходное для описания работы состояние: - вентиль 11 находится в открытом положении, а узел дросселирования 6 в закрытом.

Пример 1.

При некотором открытии узла дросселирования 6 установились равные измеренные значения на измерителях статического давления (8), например для этого давления, например, по «таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара»:

- энтальпия пара (без перегрева) «на линии насыщения»

- температура пара (без перегрева) «на линии насыщения»

- Измеренные значения температуры на измерителях (9), например t_проб=140°С.

- Величина перегрева Δt_проб по измеренному значению температуры t_проб и «табличному» значению температуры пробы пара на линии насыщения: Есть перегрев!

От точки отбора пробы пара в сечении паропровода, до точки контроля в полости теплоизолированного проточного объема осуществляется адиабатический переход отбираемой из паропровода исходной двухфазной системы в однофазную перегретую систему, энтальпия которой однозначно определяется ее давлением и температурой. То есть энтальпия пара от точки ее отбора (влажный пар) до ее сброса в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя (перегретый пар) не изменяет своего значения:

i_{паропров}=i_проб;

где:

i_{паропров} - энтальпиями влажного пара в паропроводе;

i_пpoб - энтальпия отбираемой пробы пара.

Измеренным значениям давления и температуры в теплоизолированном проточном объеме соответствует перегретое состояние пробы пара со значением энтальпии i_проб=658 ккал/кг.

Известно уравнение энтальпии влажного пара в паропроводе:

где:

- энтальпия паровой фазы влажно пара в паропроводе;

- энтальпия жидкой фазы влажно пара в паропроводе;

χ - степень сухости влажного пара в паропроводе;

i_{паропров} - энтальпия влажного пара в паропроводе.

Из уравнения для энтальпии, определяют степень сухости влажного пара в паропроводе:

Пример 2.

- Измеренные значения статического давления в теплоизолированном проточном объеме измерителями (8)

- Измеренные значения температуры на измерителях (9), например t_проб=110°С.

- Величина перегрева Δt_проб по измеренному значению температуры t_проб и «табличному» значению температуры пробы пара на линии насыщения: Нет перегрева!

- Определено состояние «нет перегрева» отбираемой пробы пара, при на измерителях температуры (9), t_проб=110°C параметры пара соответствуют сухому насыщенному состоянию (нижняя граница определения степени сухости):

- энтальпия паровой фазы отбираемой пробы пара из паропровода:

В таком случае определения состояния «нет перегрева» отбираемой пробы пара:

- определяется нижняя граница определения степени сухости в паропроводе χ_низ=0,944;

- устанавливается сигнал: «степень сухости ниже 0,944»,

Изобретение относится к области определения теплофизических параметров теплоносителя воды в двухфазном ее состоянии, а именно к области определения степени сухости влажного пара в паропроводах. Предложен способ определения степени сухости влажного пара в паропроводах, включающий измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода, дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя. Причем способ также включает тепловую изоляцию отбираемой пробы пара от точки ее отбора до выхода из теплоизолированного проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя, определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, состояния отбираемой пробы пара: есть (адиабатический) перегрев или нет (адиабатического) перегрева. Если есть перегрев: определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, энтальпии пробы пара, определение, по статическому давлению в паропроводе и энтальпии пробы пара, степени сухости влажного пара в паропроводе. Если нет перегрева: вычисление границы определения степени сухости влажного пара (в паропроводе) по его статическому давлению и энтальпии паровой фазы отбираемой пробы пара; установку сигнала: степень сухости влажного пара в паропроводе ниже границы ее определения. Технический результат - определение степени сухости влажного пара в паропроводе по параметру непрерывно отбираемой пробы пара без внешнего подвода тепла и без измерения ее расхода. 1 ил.

Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе, включающий измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода, дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя, причем способ также включает тепловую изоляцию отбираемой пробы пара от точки ее отбора до выхода из теплоизолированного проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя, определение по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема состояния отбираемой пробы пара: есть адиабатический перегрев или нет перегрева, при этом если есть перегрев, то включает определение по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема энтальпии пробы пара, определение по статическому давлению в паропроводе и энтальпии пробы пара степени сухости влажного пара в паропроводе, а если нет перегрева, то включает вычисление границы определения степени сухости влажного пара в паропроводе по его статическому давлению и энтальпии паровой фазы отбираемой пробы пара, установку сигнала: степень сухости влажного пара в паропроводе ниже границы ее определения.