Способ определения степени сухости влажного пара Советский патент 1983 года по МПК G01N25/60 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения степени сухости влаж ного пара. Известен способ измерения степени сухости влажного пара, заключающийся в измерении солесодержания исходной воды и отсепарированной тяжелой фазы влажного пара. Степень сухости определяют по отношению солесодержания исходной воды и солесодержания отсепарированной жидкой фазы влажного пара 1. Однако точность этого способа невысока из-за наличия ряда неконтроли руемых факторов, например степени диссоциации воды, влияющей на проводимость пробы и т.д. . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения степени сухости влаж ,ного пара, заключающийся в измерении статического давления в паропроводе и двух- контрольных параметров, функционально связанных со степенью, сухости пара, с .последующим определе нием степени сухости по результатам измерения Гз . Однако согласно известному способ для измерения необходимо сепарироват пар на фазы, а после измерения расхо дов отдельных фаз добиваться их иДеального смешения. Большаяинерционность -по линии жидкой фааы ( сепаратор, гидравлический зат-вор, меритель ный сосуд) является причиной возникновения автоколебаний и снижения точ ности измерений. Конструктивная реализация способа громоздка и металлоемка.... Цель изобретения - повьошение точности измерения степени сухости влаж ного пара. Эта цель достигается- тем, что согласно способу определения степени сухости влажного пара, заключающемус в измерении статического давления в паропроводе и двух контрольных параметров, функционально связанных со степенью сухости пара, с последующим определением степени сухости по результатам измерения, в качестве конт рольных параметров используют динами ческое разрежение, создаваемое потоком, и изменение количества движения потока на участке паропровода с различными сечениями. На чертеже представлена схема тех нической, реализации предлагаемого способа измерения. . , Устройство, реализукедее предлагае мый .способ, содержит измерительньда канал 1, последовательно включенный в трубопровод и имеющий два участка с различным значением живого сечения соответственноS| .и Sp ..Длины участ ков подбираются таким образом, чтобы внутри каждого из этих участков были сечения, в которых измеряемый поток был бы свободен от влияния местных сопротивлений, переходной з.оны участков от сечения к .сечению S-fj и сопротивлений сопряжения измерительного канала с трубопроводом. На обоих участках измерительного канала в зонах, свободных от влияния местных сопротивлений , содержится по одному приемнику 2 и 3 статического давления . На одном из участков содержится также.и приемник 4 давления, входное отверстие которого от.крыто в сторону движения потока. Выходы приемников 2 и 3 статического давления подключены к входам дифманометра 5. Выходы приемника 3 статического давления и приемника,4 давления подключе.ны к входам дифманометра 6. Выход приемника 3 статического давления подключен также и к входу мандметра 7. Работа устройства, реализующего предлагаемый способ, измерения, заключается в следующем. Транспортируемый по трубопроводу влажный пар на участках и измерительного канала с сечениями - и д в силу непрерывности двухфазного потока принимает соответствующие сечениям значения скорости движения обеих его фаз. На некотором удалении от местных сопротивлений и переходов от одного сечения к другому в зонах расположения приемников давления, с точностью, необходимой для практических расчетов, мож.ет быть принято равенство скоростей дви.жения обеих фаз влажного пара. Фазовыми превращениями при переходе от сечения Sj к Sfi можно пренебречь, так как их максимальная величина (порядка 0,01.% не оказывает заметного влияния на величину измеряемых параметров. В паропроводах влажного пара исходя из технико-экономических сообраг жений влажный пар транспортируется с относительно высоким паросодержанием (степень сухости не ниже 0,3). При этом выполняются условия дисперснокольцевого режима и двухфазный поток влажного пара представляется неразрывным потоком насыщенного пара с взвешенными в его объеме капельками жидкости, т.е. неразрывной паровой и мелкодисперсной взвешенной жидкой фазой. Скорость движения паровой фа-, зы (.V) значительно, выше скорости движения жидкой фазы. При этом отношение скоростей V и V подчиняется известной закономерности и втехнике именуется как отношение истинных скоростей фаз() -hi- . .. ; где CL - истинное объемное паросодержание/С - константа скольжения фаз.

Константа скольжения фаз является функцией статического давления(Р) в . паропроводе и определяется по таблицам или по эмпири-ческой формуле

,71+0,00142253Р, (2) 5

Истинное объемное паросодержание характеризует долю сечения, занятую niapOM, и определяется по известным, значениям плотностл паровой Фазы р , плотности жидкой фазы ( р-) / констан-Ю ты скольжения фаз (с) и эффективной динамической плотности влажного пара () . эффективная динамическая плотность - это кинетическая харак- теристика влажного пара, удовлетворя-15 ющая известной .физической зависимости ( 2 с 9.)-т/ С1 с р- а(р- для того, чтобы можно было воспользоваться формулой (4) определяют значение fg. (Ci 9i Р - .определены ранее по измеренному значению статического давления. Рассматривая известную физическую зависимость, характеризующую изменение количества движения двухфазного потока влажного пара на участке паропровода с сечениями 5г и Во можно записать . P-VVP3/ -9 «, . Рэ,. где ДР - перепад статического, давления на участке паропровода с сечениями Sf и Sjj (изменение количества дви жения потока). Подбором отношения к Sjj достигают возможность измерения получающегося малого перепада, и при этом принимают равенство ..%- двух се.че.ниях, так как в выражение для рд, входят относительные величины, значения которых от сечения 5т к сечеНИЮ Sn практически не изменяются ,.-pV.p,-.v« Из (5) получают математическое вы ражение, позволяющее определить через измеряе№1й параметр - перепад давления в двух сечениях потока(лР) при известном значении скорости движения потока - l( где ,/SuУчитывая реальные диапазоны изменения паросодержания влажного пара и .тот факт, что паровая фаза, являясь транспортером мелкодисперсной жидкой фазы, неразрывна (,по крайней мер V -c-i .piWT

Щ . () JSQ- о,. Т ол У оГ

где V - скорость потока,

Y скорость паровой фазы,

- скорость жидкой фазы,

о1 - истинное объемное паросо.держание,

при принятии условия: V - V ( принятие этого условия позволяет, не внося упрощений, пользоваться истинными значениями скоростей и позволяет получить компактные выражения для физических зависимостей, не вводя, понятия фиктивной скорости).

Из выражения (З) истинное объемное паросодержание Л8 -4 Ср- Р) С р9.( ) ре при степени сухости 0,3 ивыше и то, что вкрапленная. жидкая, фаза не изменяет свойств паровой фазы (ее плотности, ВЯ..ЗКОСТИ и т.д,) , было выдвийуто -и экспериментально проверено предположение, что на помещенный в поток дат.чик . динамического разрежения (приемным окном направленным по направлению .движения потока) увлекаемая паровой фазой жидкая фаза не оказывает практически заметного влияния. Ины1иГи словами перепад давления на датчике динамического разрежения зависит практически только от скорости движения паровой фазы Iv) и ее плотности ( р). Эта зависимость может быть представлена следующим образом II Vf ill-, где ДР - перепад на датчике динамическрго разрежения; . . - тарировочный коэффициент. Из выражения (9) и принятого условия ( V - V) J) .7 Таким образом по измеряемым параметрам Р,, , йР илР , определяют скорость движения потока V-v , эффективную динамическую плотность потока (.() , отношение истинных скоростей фаз (Ч) , истинное объемное паросодержание ( о1) , плотность паовой фазы потока (Р), плотность ид;кой фазы потока (Р) , константу скольжения фаз (с;. Используя определенные величины, о известной физической зависимости пределяют среднюю расходную плот- ; кость потока() Р ь f). - ГсмГ4 -р -j ри MrV. ..

Принимая во внимание известную фиэическую зависимость

- у

-тг-х--тгг -Х),

Р о ) СМ . г

где РР - степень сухости влажного

пара, преобразуют выражени для X через рсАЛ tP9 р

, - -Ь-- ™

Таким образом, задача определения степени сухости решена путем измерения трех параметров: Р, д Р ,гkP.

П р и мер. Измеряемые параметры , МПа; . КПа,- дР 1,5 КПа.

Конструктивные параметры: 5i

1,963495 Ю

5,-,, 4. 41786 4 X

м

-)

XIО

м

Степень сухости влажного в результате расчета получается равной 0,7537.

Использование предлагаемого способа измерения степени .сухости влажного пара обеспечивает по сравнению с известныг-ш способами возможность точного измерения степени .сухости влажного пара высоких параметров с целью регулирования, контроля или учета (в сочетании с расходом для коммерческого расчета, а также при использовании в. нефтяной промышлен.ности возможность ( в сочетании с расходом контроля тепла, нагнетаемого внефтяной пласт, что позволит обес-. печить точное регулирование процессов паротеплового воздействия.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ ВЛАЖНОГО ПАРА, заключающийся в измерении статического давления в паропроводе и двух контрольных параметров функционально связанных, со степенью -сухости пара, с последующим определением степени сухости по результатам измерения, отличающийся, тем, что, с целью повышения точности, в качестве контрольных параметров используют динамическое разрежение, создаваемое, потоком, и изменение количества движения потока на участке паропровода с различными сечениями. (Л Н о: СХ) О5 ел