Способ определения влажности пара

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

,я) G 01 N 25/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3530581/18-25 (22) 30.12.82 (46) 15.06.84. Бюл. В 22 (72) В.П.Филимонов, О.И.Назаров и А.В.Робинов . (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт атомного энергетического машиностроения (53) 543.275.1(088.8) (56) 1. Филиппов Г.А., Поваров О.А.

Сепарация влаги в турбинах АЭС. М., "Энергия", 1980, с. 272-273.

2. Теплотехнический справочник .под ред. В.Н.Юренева и N.Ä.Ëåáåäåâà.

М., "Энергия", т. 2, с. 282 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ПАРА путем отбора с помощью пробозаборного устройства влажного пара из потока, испарения и перегрева пара в одном нагревателе, последующего пе„SU„„1097925 А регрева 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 опреде- g ляют влажность пара, соответствующую этому положению, н по полученным данным определяют влажность пара, соответствующую различным диаметрам капель, а общую влажность определяют как сумму найденных значений.

1097925

Изобретен е отноеится к измерительной технике, а именно к способам измерения параметров влажного пара, и может быть использовано, например, для контроля работы теплоэнергетичес5 . кого оборудования тепловых электростанций.

Известен способ определения влажности пара, заключающийся в изоэнтальпийном дросселировании влажного пара в область перегретого пара, измерении давления влажного пара, давления и температуры пара после дросселирования и расчете по измеренным параметрам влажности пара (l ).

Недостаток известного способа заключается в узком диапазоне определения влажности вследствие ограниг ченной степени дросселирования влажного пара, которая определяется давлением в конденсаторе.

Наиболее близким к изобретению является 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 Е23.

Однако с помощью данного способа нельзя определить распределение количества влаги по диаметрам капель. Это

35 распределение является одним из самых важных параметров двухфазных потоков и характеризует эрозионное воздействие влажного пара на элементы парового тракта теплотехнического оборудо- 40 вания.

Цель изобретения — расширение диапазона 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

50 температур пара на входах и выходах, нагревателей и расчета по измеренным параметрам влажности пара, с равномерным шагом поворачивают пробозаборное устройство от положения, соответствующего изокинетическому забору, 55 до положения, при котором направление движения пара в пробозаборном устройстве перпендикулярно направлеъ нию потока, при каждом положении пробозаборного уст ройства по измеренным 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 устройства, на фиг..4 — безразмерная сепарационная характеристика.

Способ реализуется следующим образом.

Влажный пар, движущийся по паропроводу со скоростью V, попадает в пробозаборное устройство, в котором устанавливается скорость Н„ (фиг. 1). С помощью регулирующей арматуры скорость в пробозаборном устройстве устанавливается равной скорости потока, т.е.

Ч = Н„, 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 Ч и скоростью пара в пробозаборном устройстве V изменяется в диапазоне 0-90 о

Шаг изменения положения пробозаборного устройства может быть выбран различным, например 5-15 . Для повью шения точности определения влажности его желательно делать небольшим. При каждом значении угла по измеренным температурам пара на входах и выходах нагревателей определяют влажность, соответствующую этому углу. По результатам этих измерений получают зависимость влажности от угла о(между V и Чд (фиг. 2).

Ввиду инерционности частиц влаги не все частицы попадают в пробозао где Jd (el (6) (Т) У =Z Н; р (2) з 10979 барное устройство. Чем меньше части-:, ца, тем меньше ее инерционность и тем точнее она следует линиям тока пара. При увеличении угла о между скоростями пара в потоке и пробоза5 борно.-1 устройстве увеличивается кривизна линий тока. При этом чем тяжелее частица, тем менее точно она следует линиям тока. На фиг. 3 изображены сепарационные характеристики пробозаборного устройства для различных диаметров частиц влаги. Количество сепарации влаги на пробозаборном устройстве характеризуется коэффициентом сепарации — отношением С/Со концентраций влаги определенного диаметра в пробозаборном устройстве и потоке пара. Сепарационные характеристики пробозаборного устройства могут быть определены экспериментально, например моделированием процесса пробоотбора с помощью твердых частиц с плотностью, равной плотности капель влаги.

Критерием, характеризующим сепара-)5 цию частиц на пробозаборном устройстве, является инерционный параметр К

K = ((6 p) d 2ч) 18qU, (1) где 6 — плотность частиц; — плотность пара, 3 — диаметр частиц, V — скорость потока пара, — кинематическая вязкость пара, 3. — диаметр препятствия.

График н. фиг. 3 построен для од- З5 ной скорости, однако каждому диаметру частиц влаги может быть поставлен в соответствии инерционный параметр

К. Тогда график на фиг. 3 можно пре40 образовать, выразив в безразмерных единицах зависимость коэффициента

С сепарации от угла поворота пробо-„ о заборного устройства при различных

45 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 превьпнающих величину 0,2 М (где M — скорость Maxa), когда сжимаемостью пара можно пренебречь.

Влажность пара в потоке может быть55 представлена в виде выражения

25 4 где — действительная влажность плра в потоке; М; — влажность пара, создаваемая частицами диаметром 0;

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 о . В общем случае выражение для влажности пара в зависимости от угла поворота может быть записано в виде уравнения

„.6, .=Хуd, с )Ы.d,, (3) — измеряемая влажность пара при сА =ив-;

Ђ влажность пара, переносимая частицами влаги диаметра с ; — )сс.d. — коэффициент сепарации вла<

1 с )"! о ги на пробозаборном устройстве для угла d,. и диа-! метра капель о1;

Определить распределение влажности по диаметрам капель можно из решения системы уравнений степени и = (условие является условием совместности системы уравнений) 3g = Чд„— о d ++ad g d ii

1 я . 4

3Ц 3R 0 3 +QС1 ((, d

С С

1СО п1 2С п2

+ с1„ (, Решение системы уравнений может быть записано в виде

Дд; ус1 ю где Дд; — частный определитель системы уравнений по 8;

Д вЂ” главный определитель системы уравнений.

1097925

С, " - С вЂ” -d 1. ссcI (8) 1,03. чЫ,.=Md (— 1о d.

j(C, 1 1

Таблица 1 с ь мкм

60

0,930 0,916

0,853 0,816

0,596 0,695

О, 949

0,810

О, 701

0,400

О, 125, О, 125

0,968

0,925

0,868

О, 719

О, 630

0,432

О, 983

О, 958

О, 932

О, 881

О, 812

0,711

О, 980

О, 986

О, 976

0,966

0,953

0,936

30

0,510

0,596

Оь 250 Оь 166

О, 056 О, 0168

1

Пример . Измерение производится при давлении пара P = 0,3 мПа, диаметр пробозаборного устройства

D = 0,004 м, плотность пара р = — 1,65 кг/м, плотность воды 6 =

931,5 кг/м, скорость течения пара

V = 5 0 м/с, кинематическая вязкость

139,8-10 7 кг с. м

Определяют инерционные параметры частиц диаметра. Выбирают

15, 30, 45, 60, 75, 90ь 0 мк. Рассчи тывают К по формуле (- — У) У

18 q.Д ,.930 (0,0000015) 5,0

18" 139,8 10 4-10 з

Аналогично рассчитываются остальные 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 ас

С и К определяют коэффициенты сепарации пробозаборного устройства при углах

15, 30, 45, 60, 75 и 90

Составляют систему уравнений с учетом измеренной влажности при углах поворота пробозаборного устройства равных с(. = 15,30,45,60,75 и 90 .

С

Коэффициенты (†) g d„. приведены в

5 Со j 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 рас° пределения количества влаги по диаметрам капель следует осуществлять более тонкое разбиение интервала диаметров капель и решать систему уравнений более высокой степени п, напор ример oI. = 5, 10, 15, ..., 100 мкм.

В некоторых случаях необходимо расширение диапазона в задаваемых диаметров капель в сторону больших или меньших p,:iàìåòðoâ.

25 Применение предлагаемого способа позволяет не только определять величину влажности в потоке влажного пара, но и определять характер распределения влажности по частицам различно ных диаметров.

Определение этих параметров существенно важно для повышения эффективности работы сепарационных устройств, внедрения мероприятий, нап35 равленных на снижение эрозионного износа проточных частей турбин, трубопроводов, арматуры и системы регенеративного подогрева воды на электро-: станциях, что в конечном счете приво40 дит к повышению экономичности и надежности работы станции в целом.

1097925

5МнМ

5инм мнм мнм

7 мнм

Редактор М.Келемеш

Заказ 4199/36 с, 1 (,"юиу.4

Составитель А.Платова

Текред И.Метелева Корректор В.Синицкая

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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