Способ определения степени сухости влажного пара

Способ определения степени сухости влажного пара

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 65 A

3(51) G 01 N 25/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ..

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2987784/18-25 (22) 02 ° 10. 80 (46) 07.10. 83. Бюл. 9 37 (72) A. Б. Коваленко, С. Г.. Кипнис и Ф.Г.Аржанов (71) Научно-производственное объединение по термическим методам добычи нефти "Союэтермнефть" (53) 543. 275 (088 ..8) (56) 1. Кепельман Д.Н. и др. Наладка котлоагрегатов. М., "Энергия", 1976, с. 80-88.

2. Кошелев И.И. и др. Измерение влажности на передвижных парогенератОрных установках типа УППГ.-"Промышленная энергетика", 1978, Р 8, с. 3132 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ

Су)(ОСТИ BJIA)KHOI О GAPA, 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, о т л и ч а ю шийся . тем, что,,с целью.повышения точности, в качестве контрольных параметров используют динамичес" кое разрежение, создаваемое. потоком, и изменение количества движения потока на участке паропровода с различными сечениями..1046665

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения степени сухости влаж- ного пара.

Известен способ измерения степени сухости axa>tHoro napa, заключающийся н измерении солесодержания исходной воды и отсепарированной тяжелой фазы влажного пара. Степень сухости определяют по отношению солесодержания исходной воды и солесодержания отсе париронанной жидкой фазы влажного пара (1j.

Однако точность этого способа невысока из-эа наличия ряда неконтроли--. руемых факторов, например степени .15 диссоциации воды, влияющей на проводимость пробы и т.д,.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения степени сухости влаж- 2р . ного пара, заключающийся н измерении статического давления в паропроводе и двух контрольных параметрон, функционально связанных со степенью сухости пара, с последующим определе- 25 нием степени сухости по результатам измерения (2) .

Однако согласно известному способу для измерения необходимо сепарировать пар на фазы, а после измерения расходов отдельных фаз добиваться их идеального смешения. Большая инерционность по линии жидкой фазы (сепаратор, гидравлический затвор меритель- ный сосуд) является причиной возникновения антоколебаний и снижения точ-35 ности измерений. Конструктивная реализация способа громоздка и металлоемка.

Цель изобретения — повышение точ ности измерения степени сухости влаж-4Q ного пара.

Эта цель достигается. тем, что согласно способу определения степени сухости влажного пара, заключающемуся в измерении статического давления в 45 паропроводе и днух контрольных параметров, функционально связанных со степенью сухости пара, с последующим определением степени сухости по результатам измерения, в качестве контрольных параметров испольэуют динамическое разрежение,. создаваемое потоком, и изменение количества движения потока на участке паропровода с различными сечениями.

На чертеже представлена схема тех-55 нической реализации предлагаемого способа измерения. устройство, реализующее предлагае- мый способ, содержит измерительный канал 1, последовательно включенный 60 в трубопровод и имеющий два участка с различным значением живого сечения, соответственно 61 и ;, . Длины участков подбираются таким образом, чтобы, внутри каждого из этих участков были 65 сечения; в которых измеряемый поток был бы свободен от влияния местных сопротивлений переходной эоны участков от сечения g- к сечению 5.;, и со1 противлений сопряжения измерительного канала с трубопроводом. На обоих участках измерительного канала в зонах, свободных от влияния местных сопротивлений, содержится по одному приеглнику 2 и 3 статического давления. На одном иэ участков содержится также и приемник 4 давления, входное отверстие которого открыто н сторону движения потока. Выходы приемников

2 и 3 статического давления подключены к входам дифманометра 5. Выходы приемника 3 статического давления и приемника,4 давления подключены к входам дифманометра 6. Выход приемника 3 статического .давления подключен также и к входу мандметра 7.

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ. измерения, заключается н следующем.

Транспортируемый по трубопроводу влажный пар на участках измерительного канала с сечениями Б и 6;, н силу непрерывности двухфазного потока принимает соответствующие сечениям значения скорости движения обеих его фаэ. На некотором удалении от местных сопротивлений и переходов от одного сечения к другому в зонах расположения приемников давления с точностью,.необходимой для практических расчетов, может быть принято равенство скоростей движения обеих фаз влажного пара. Фазовыми превращениями при переходе от сечения 5 к 5д можно пренебречь, так как их максймальная величина (порядка 0,013) не оказывает заметного влияния на величину измеряемых параметров.

В паропроводах влажного пара исходя из технико-экономических сообра-. 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 н его объеме капельками ъ жидкости, т.е. неразрывной паровой и мелкодисперсной взвешенной жидкой фазой. Скорость движения паровой фазы (,Ч ) значительно выше скорости движения жидкой фазы. При этом отношение скоростей Ч" и Ч! подчиняется известной законоглерности и в технике именуется как отношение истинных скоростей фаз(Р)

3 ° H)

С-

r где aL - истинное объемное паросодержание, С вЂ” константа скольжения фаз.

1046665 -4 (Р - P") (P С - Рэ.q ) Р„ g " )(, Р (Ч") 2ф (9) (6) 2у ьР

49 Ч-(S (7) где Д 6,)St„,..

® е,) («) при U--V"

Константа скольжения Фаз является функцией статического давления(Р) в паропроводе и определяется по таблицам или по эмйирической формуле

C=0,71+ 0,00142253 P (2) Истинное объемное паросодержание характеризует долю сечения, занятую паром и определяется по известным

I( значениям плотности паровой фазы плотности жидкой фазы (р-), констан- 0

1 -10 ты скольжения фаз (с) и эффективной динамической плотности влажного пара (Pq q ) . Эффективная динамическая плотность — это кинетическая характеристика влажного пара, удовлетворя-35 ющая известной физической зависимости (2 с р -y"- у )- (1с Р- Р - э.< )

2. (Р - g")

Для того, чтобы можно было воспользоваться формулой (4 ) определяют значение Д (С Р ) ." — определены ранее по измеренному значению статического давления). 25

Рассматривая известную физическую зависимость, характеризующую изменение количества движения двухфазного

t потока влажного пара на участке паропровода с сечениями 5; и 5 1, 30 можно записать

/ а. 1 2ч э 2ф. э 2

Ч1 Чи Чl V„() где ЬР— перепад статического дав- 35 ления на участке паропровода с сечениями 5; и S> (изменение количества движения потока).

Подбором отношения 5i к 5-„ дости- 40 гают воэможность измерения получаю-щегося малого перепада, и при этом принимают равенство э в двух сечениях, так как в выражение для 9, входят относительные величины, зна.чения которых от сечения - к сече( нию 6; практически не изменяются

l И- È 4 = 9" Р—;„ ° ч=ч". 7

Из (5) получают математическое выражение, позволяющее определить через измеряемый параметр — перепад давления в двух сечениях потока(ЬР) при известном значении скорости дви- 55 жения потока

Ф

Учитывая реальные диапазоны изменения наросодержания влажного пара и .тот факт, что паровая фаза, являясь

"транспортером" мелкодисперсной жидкой фазы, неразрывна (по крайней ме- g5

Ч (Ч"У . (Ч )

939 с Я(9 2q (." . (3)

I где Ч вЂ” скорость потока, уя — скорость паровой фазы, скорость жидкой фазы, истинное объемное паросо.держание, при принятии условия: Ч = Ч и (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 (3 ) истинное объемное паросодержание ре при степени сухости 0,3 и выше) и то, что "вкрапленная." жидкая. Фаза не изменяет свойств паровой фазы (ее плотности, вязкости и т.д.), было выдвинуто -и экспериментально проверено предположение, что на помещенный в поток датчик . динамического разрежения (приемным окном -направленным по направлению движения потока) увлекаемая паровой Фазой жидкая фаза не оказывает практически заметного влияния.

Иными словами перепад давления на: датчике динамического разрежения зависит практически только от скорости движения паровой фазы (V" ) и ее плотности ($>") . Эта зависимость может быть представлена следующим образом где ЬР— перепад на датчике динамического разрежения,; тарировочный коэффициент.

Из выражения (9) и принятого условия (y= Vll ) =ч"=4 > в ((o) У

Таким образом по измеряемым параметрам Р1, ьР и 6Р, определяют скорость движения потока Ч =yl эффективную динамическую плотность потока (Рэ ), отношение истинных скоростей фаз (ч), истинное объемное паросодержание (Й ), плотность паровой фазы потока (Pll), плотность жидкой Фазы потока (Р ), константу скольжения Фаз (с).

Используя определенные величины, по известной физической зависимости определяют среднюю расходную плотность потока(с ) 1046665

Составитель В.Екаев

Редактор О.Бугир Техред M.Tenep Корректор О.Билак

Заказ 7721/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

Принимая во внимание известную физическую зависимость л — = — Ф+ (3 -p ) см .9" Р где P — степень сухости влажного пара, преобразуют выражение э для М черезов „„Р", р. (>) . (12)

9 Р

Таким образом, задача определения 10 степени сухости решена путем измерения трех параметров: Р, д Р,аР .

Пример. Измеряемые параметры .Р=50 МПа, ЬР =8 КПа; Ð =1,5 КПа.

Конструктивные параметры: Sj = 15

=1,963495 "10 м, Sg =4. 417864 Я

Х10- Р.

Степень сухости влажного пара в результате расчета получается равной

0,7537.

Использование предлагаемого способа измерения степени .сухости влажного пара обеспечивает по сравнению с известными способами возможность точного измерения степени .сухости влажного пара высоких параметров с целью регулирования, контроля илн учета (в сочетании с расходом) для коммерческого расчета, а также при использовании в нефтяной промышлен.— ности возможность (в сочетании с расходом) контроля тепла, нагнетаемого в нефтяной пласт, что позволит обеспечить точное регулирование процессов паротеплового воздействия. \