Способ определения влажности пара Советский патент 1984 года по МПК G01N25/60 

Изобретеиче относится к измерител ной технике, а именно к способам измерения параметров влажного пара, и может быть использовано, например, для контроля работы теплоэнергетичес кого оборудования т епловых электростанций. Известен способ определения влажности пара, за ключающийся в изоэнтал пийном дросселировании влажного пара в область перегретого пара, измерени давления влажного пара, давления и температуры пара после дросселирования и расчете п.о измеренным параметрам влажности пара С 1 Х Недостаток известного способа заключается в узком диапазоне опреде ления влажности вследствие ограниг ченной степени дросселирования влаж ного пара,которая определяется давлением в конденсаторе. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ определения влажности пара путем отбора с помощью пробозаборного устройства влажного пара из потока, испарения и перегрева пара в одном нагревателе, последующего перегрева пара в другом нагревателе, измерения температур пара на входах и выходах нагревателей и расчета по измеренным параметрам влажности пара С 2 3. Однако с помощью данного дпособа нельзя определить распределение коли чества влаги по диаметрам капель. Эт распределение является одним из самы важных параметров двухфазных потоков и характеризует эрозионное воздействие влажного пара на элементы парово го тракта теплотехнического оборудования. Цель изобретения - расширение диа пазона определения. Цель достигается тем, что согласно способу определения влажности путем отбора с помощью пробозаборного устройства влажного пара из потока, испарения и перегрева пара в одном нагревателе, последующего перегрева пара в другом нагревателе, измерения температур пара на входах и выходах, нагревателей и расчета по измеренным параметрам влажности пара, с равномерным шагом поворачивают пробозаборное устройство от положения, соот ветствующего изокинетическому забору до положения, при котором направление движения пара в пробозаборном устройстве перпендикулярно направлению потока, при каждом положении пробозаборного устройства по измерениым температурам пара -на входах и выходах нагревателей определяют влажность пара, соответствующую этому положению, и по полученным данным определяют влажность пара, соответствующую различным диаметрам капель, а общую влажность потока определяют как сумму найденных значений. На фиг. 1 приведена схема пробозаборного устройства,- на фиг. 2 - зависимость влажности от поворота про(бозаборного устройства, на фиг. 3 сепарационная характеристика пробозаборного устройстваJ на фиг. Л - безразмерная сепарационная характеристика. Способ реализуется следзлощим образом. Влажный пар, движущийся по паропроводу со скоростью V , попадает в пробозаборное устройство, в котором устанавливается скорость J (фиг.. 1). С помощью регулирующей арматуры скорость в пробозаборном устройстве устанавливается равной скорости потока, т.е. V VPI , что является условием наибольшей представительности пробоотбора - изокинетичности забора. Изокинетичность забора контролируется путем сравнения статических давлений на стенке пробозаборного устройства и в точке отбора. При равенстве скоростей статические давления также равны. Пробозаборное устройство с равномерным шагом поворачивается от положения изокинетического забора до положения, при котором направление движения пара в пробозаборном устройстве перпендикулярно направлению движения пара в потоке. При этом угол между скоростью пара в потоке V и скоростью пара в пробозаборчом устройстве V изменяется в диапазоне 0-90°. Шаг изменения положения пробозаборного устройства может быть выбран различным, например 5-15°. Для повышения точности определения влажности его желательно делать небольшим. При каждом значении угла по измеренным температурам пара на входах и Ъыхода х нагревателей определяют влажность, соответствующую этому углу. По результатам этих измерений получают зависимость влажности от угла oi между V и Vn (фиг. 2). Ввиду инерционности частиц влаги не все частицы попадают в пробозаборное устройство. Чем меньше частица, тем меньше ее инерционность и тем точнее она следует линиям тока пара. При увеличении угла oi между скоростями пара в потоке и пробозаборнс.-i устройстве увеличивается кривизна линий тока. При этом чем тяжелее частица, тем менее точно она еле дует линиям тока. На фиг, 3 изображены сепарационные характеристики пробозаборного устройства для различ ных диаметров частиц влаги. Количест во сепарации влаги на пробозаборном устройстве характеризуется коэффициентом сепарации - отношением С/С концентраций влаги определенного диа метра в пробозаборном устройстве и потоке пара. Сепарационные характери тики пробозаборного устройства могут быть определены экспериментально, например моделированием процесса пробоотбора с помощью твердых частиц с плотностью, равной плотности капель влаги. Критерием, характеризующим сепара цию частиц на пробозаборном устройст ве, является инерционный параметр К К . (6- f)cJ 2vJ /18riD, где : - плотность частиц; f - плотность пара; 61 - диаметр частиц; V - скорость потока пара, г - кинематическая вязкость napa ). - диаметр препятствия. График на фиг. 3 построен для одной скорости, однако каждому диаметру частиц влаги может быть поставлен в соответствии инерционный параметр К. Тогда график .на фиг. 3 можно преобразовать, выразив в безразмерных единицах зависимость коэффициента С от угла поворота пробо сепарации заборного устройства при различных значениях инерционного параметра К (фиг. 4). График на фиг. 4 описывает сепарацию частиц влаги на различных пробозаборных устройствах и при различных скоростях движения пара, не превышающих величину 0,2 М (где М - скорость Маха), когда сжимаемостью пара можно пренебречь. Влажность пара в потоке может быть д представлена в виде вьфажения ,- ,(2) гд где V - действительная влажность плра в потоке, с, - влажность пара, создаваемая частицами диаметром dj . Влажность же пара в пробозаборном устройстве отличается от действительной влажности пара в потоке и зависит от коэффициента сепарации частиц влаги диаметра d и угла между скоростями пара в потоке и в пробозаборном устройстве oi . В общем случае выражение для влажности пара в зависимости от угла поворота может быть записано в виде уравнения ...d,-|)oL.cJ, , (3) где Vti- - измеряемая влажность пара при oi- ct,- влажность пара, переносимая частицами влаги диаметра cfj , :- коэффициент сепарации влаги на пробозаборном устройстве для угла ot: и диаметра капель d,- . Определить распределение влажности по диаметрам капель можно из решения системы уравнений степени п i j (условие является условием совместности системы уравнений) Чг,(Л- -itMV )f„.t Рещение системы уравнений может быть записано в виде Ad - частный определитель системы уравнений по d ; Л - главный определитель системы уравнений. (().n ()v.--....-(K-Пример . Измерение произв дится при давлении пара Р 0,3 м диаметр пробозаборного устройства D 0,004 м, плотность пара р 1,65 кг/м, плотность воды ё 931,5 кг/м, скорость течения п V 5,0 м/с, кинематическая вязко fV 139, кг с. м Определяют инерционные парамет частиц диаметра. Выбирают d,- 15, 30, 45, 60, 75, 90,0 мк. Ра тывают К по формуле (i- p) ,. ,.930 (0,0000015)5, Kd 15 мкм - 18-.139;8 .10-3 1,03. Аналогично рассчитываются остальн инерционные параметры Kd 30 мкм 4,12 Kd 45 мкм 9,24 Kd 60 мкм 16,48 Kd 75 мкм 28,07 Kd 90 мкм 37,07 С По графику зависимости от и К определяют коэффициенты сепар пробозаборного устройства при угл оС 15, 30, 45, 60, 75 и 90°. Составляют систему уравнений - )°, с учетом измеренной влажности при yi- лах поворота пробозаборного устройства равных оС- 15,30,45,60,75 и 90°. Коэффициенты (7г-) приведены в табл. 1. Измеренные величины влажности при различных углах пробоотбора приведены в табл. 2. Решение данной системы уравнений производят численными методами на ЭВМ и сводят в табл. 3. Для получения более точного распределения количества влаги по диаметрам капель следует осуществлять более тонкое разбиение интервала диаметров капель и решать систему уравнений более высокой степени п , например d 5, 10, 15, ..., 100 мкм. В некоторых случаях необходимо расширение диапазона в задаваемых диаметров капель в сторону больших или меньших диаметров. Применение предлагаемого способа позволяет не только определять величину влажности в потоке влажного пара, но и определять характер распределения влажности по частицам различных диаметров. Определение этих параметров существенно важно для повышения эффективности работы сепарационных устройств, внедрения мероприятий, направленных на снижение эрозионного износа проточных частей турбин, трубопроводов, арматуры и системы регенеративного подогрева воды на электро-. станциях, что в конечном счете приводит к повышению экономичности и надежности работы станции в целом. .J

/530 tS 60 75 9Q

tfjaffZ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПАРА путем отбора с помощью пробозаборного устройства влажного пара из потока, испарения и перегрева пара в одном нагревателе, последующего перегрева пара в другом нагревателе, измерения температур пара на входах и выходах нагревателей и расчета по измеренным параметрам влажности пара, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определения, пробозаборное устройство с равномерным шагом поворачивают от положения, соответствующего изокинетическому забору, до положения, при котором направление движения пара в пробозаборном устройстве перпендикулярно направлению потока, при каждом положении пробозаборного устройства по измеренным температурам пара на входах и выходах нагревателей определяют влажность пара, соответствующую этому положению, и по полученньм данным определяют влажность пара, соответствующую различным диаметрам капель, а общую влажность определяют как сумму найденньк значений. :о М со to сд