Способ определения паросодержания хладагента

 

Использование: холодильная техника, измерение паросодержания потока хладагента . Сущность изобретения: хладагент дросселируют, испаряют, подогревают, измеряют температуру парожидкостной смеси до и после дросселирования, отбирают части потока хладагента до и после испарения и измеряют их расходы с обеспечением равенства между ними, подогрев осуществляют подводом тепла к этим частям, измерение расходов частей - до повышения их выходных температур над входными, превышение определяют одновременным измерением с расходами частей их температур до и после подогрева, а паросодержание определяют по следующей зависимости: х (hi-hfl)(hi-ho)J}, где х - паросодержание, кг/кг; qi - количество тепла, подводимого к части потока, отобранного после испарения, кДж/с; Q2 - количество тепла, подводимого к части потока, отобранного до испарения, кДж/с; hi - энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и х t, кДж/кг; пд - энтальпия хладагента до дросселирования и х О, кДж/кг; ho - энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и х О, кДж/кг. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s F 25 В 49/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР ! Р1,"в 1-"1ЛЬ я;1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720801/06 (22) 1.4.07.89 (46) 30.08,92. Бюл. ¹ 32 (71) Одесский инженерно-строительный институт (72) Г,С.Якименко (56) Патент США N 4586828, . НКИ-374/16, опублик. 1986.

Патент CLLIA ¹ 4448033, НКИ-62/126, опублик. 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРОСОДЕРЖАНИЯ ХЛАДАГЕНТА (57) Использование: холодильная техника, . измерение паросодержания потока хладагента. Сущность изобретения, хладагент дросселируют, испаряют, подогревают, измеряют температуру парожидкостной смеси до и после дросселирования, отбирают части потока хладагента до и после испарения и измеряют их расходы с обеспечением

Изобретение относится к каяодильной технике, в частности к измерениям различных параметров в процессах охлаждения.

Известен способ определения паросодержания, включающий процессы подогрева хладагента дополнительным источником тепла, измерения температуры с помощью датчика, расположенного непосредственно к источнику тепла или радиально на выходе.

Способ основан на выявлении косвенной независимости температуры в месте расположения датчика от теплопереноса между стенкой трубы и паросодержанием хладагента при неизменной мощности источника тепла.

„„5U„„1758375 А1 равенства между ними, подогрев осуществляют подводом тепла к этим частям, измерение расходов частей — до повышения их выходных температур над входными, превышение определяют одновременнйм измерением с расходами частей их температур до и после подогрева, à паросодержание определяют по следующей зависимости: х = 1-((ц1(й1-6л))/(qa(h1 — hp))), где х — ПаРОСОДЕРжаНИЕ, КГ/Кг; q1 — КОЛИЧЕСТВО тепла, подводимого к частй потока; отобранного после испарения, кДж/с; цг — количество тепла, подводимого к части потока, отобранного до испарения, кДж/с; h1 — энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и х = 1, кДж/кг; 6д — энтальпия хладагента до дросселирования и х = 0, кДж/кг; hp — энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и x = О, кДж/кг. 1 ил.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения паросодержания, включающий нагревание потока хладагента после испарения источником тепла участка трубопровода, вдоль которого на расстоя ниях от источника 2 см и t0-15 см измеряют температуры, распределение которых по длине подчйняется экспоненциальному закону, по отклонению которых относительно предельных, экспонент сухой пар — жидкость, судят косвенно "о паросодеержании. производя всякий раз обратный пересчет по уравнению экспоненты;

Однако такой способ также требует тарировки всякий раз и введения по ее резуль1758375 татам параметров в управление экспоненты. кроме того, на результаты измерения оказывает влияние измерения потока хладагента, которые неизбежны в процессе измерения, размещение датчиков температуры и их изоляция от температуры окружающей среды, а также загрязнение

-грубопровода, которое влияет на параметры управления экспоненты и температуры в точках измерения. Хотя способ измерения по двум точкам температуры точнее, косвенный механизм измерения, заложенный в нем, недостаточно точен, так как на экспоненциальный закон распределения температуры по длине влияют все вышеуказанные параметры. Также очень ограничен диапазон измерения паросодержания в связи с исчезновением разности температур при паросодержании, меньше 0,8, для больших значений которого наблюдается срыв жидкостной пленки со стенки трубы и наступление теплообмена с газом, который ухудшает его и способствует повышению температуры. Наконец этот способ определяет косвенно паросодержание без связи с . внешними воздействиями, которые фиксировали бы эталонную заьисимость в заданном диапазоне измерений., т.е. при фиксированном значении мощности источника тепла и, следовательно, заявленная эталонная кривая, имеющая вид экспоненты и отражающая лишь температурные изменения без регуля рной связи с определяющим параметром в диапазоне измерений .(например, тепловым потоком) будучи полученной в точке, являющейся неоднозначной. И, значит, одному и тому же значению паросодержания могут соответствовать разные эталонные кривые, что делает измерение ненадежным, поскольку всякие измерения диапазона должны иметь привязку по меньшей мере к одному из измеряемых параметров.

Серьезным недостатком способа является большой расход энергии на подогрев хладагента всего потока после испарения, достигающим нескольких десятков. киловатт в зависимости от мощности процесса испарения холодильной машины, Целыб.изобретения является снижение энергозатрат на подогрев хладагента и повышение точности при непрерывном определении паросодержания.

На чертеже изображено устройство для реализации способа измерения паросодержания в процессе испарения.

Устройство состоит иэ холодильной машины с компрессором 1, конденсатором 2, дресселем 3, испарителем 4, датчиком 5 температуры жидкого хладагента после

30 ком 5, равную и после нагревателей 7 и 11 датчиками 15 и 12. Измеряют тепловые потоки qz = 0,1796 кДж/с и q t = 0,0186 кДж/с, как только температуры измерения датчиками tl5 и 12 после нагревателей 7 и 11 достигнут значения 20,1 С, т.е, превысят температуру, измеренную датчиком 5 на входе испарителя ча 0.1 С. Величину микротока 10, равную примерно 0,001 кг/с, устанавливают капиллярной трубкой в месте отбора и измеряют дат иком 13. Величину микротока 8 измеряют датчиком 14 и выставляют равной величине микротока 10 измерением проходного сечения. регулирующего клапана 9. По измеренной температуре датчиком 5 жидкости после конденсатора 2, равной 40 С, и при нулевом паросодержании по таблицам или диаграммам определяют соответствующую им энтальпию Ьд = 131 кДж/кг (здесь использованы диаграммы Одесского института инженеров морского флота), а по измеренной температуре кипения т =

- 2G С (датчиком 5) при нулевом паросодержании определяют энтальпию ho

125 кДж/кг и энтальпию h> = 131 кДж/кг, при единичном паросодержании и той же температуре h> - 311 хДж/кг. Далее используют полученные значения тепловых потоков и энтальпий и вычисляют паросодержание конденсации, датчиком 6 температуры пе ред испарителем, микропотока 8, отбираемого до испарителя, и микропотока 10 после испарителя, нагревателя 7, нагревателя 11, 5 датчика 15 температуры микропотока 8 после нагревания; датчика 12 температуры после нагревания микропотока 10; датчика 13 величин микропотока 10 и 14 микропотока

8, компьютера 16, регулирующего клапана 9

10 микропотока 8.

Способ измерения паросодержания в процессе испарения в холодильной машине осуществляют следующим образом.

Задают температуру конденсации tK =

15 =40 С и испарения t = 20 С, затем e процессе работы холодильной машины после конденсации в конденсаторе 2 и дросселировании в дросселе 3 потока хладоагента, измеряют температуру датчиком 5, равную

20 40 С. После измерения температуры датчиком 5, равной 30 С до и после испарения хладоагента в испарителе 4, отбирают равные микропотоки 8 и 10 хладагента величиной 0,002 кг/с, которые затем нагревают

25 соответственно в нагревателях 7 и 11 путем увеличения вних тепловых цг, q1 потоков, проводимым к микропотокам 8 и 10, и одновременно измеряют температуры потока хладагента до отбора микропотоков датчи1758375

/ ми характеристиками заложенных технических средств, 1

Формула изобретения

Способ определения паросодержания

5 хладагента путем его дросселирования, испарения, подогрева и измерения температуры образовавшейся парожидкостной смеси, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения точноО сти при непрерывном определении паросодержания, дополнительно измеряют температуры хладагента до и после дросселирования, отбирают части потока хладагечта До и после испарения и измеряют их

5 расходы с обеспечением равенства между ними, причем подогрев осуществляют подводом тепла к этим частям, измерение расходов частей — до превышения их выходных температур над входными, превышение onО ределяют одновременным. измерением с расходами частей их температур до и после подогрева, а паросодержание определяют по следующей зависимости:

0,1796 (311 — 128 ) Х=1

q2 (h1 ho) При мощности холодильной машины порядка 125 кДж/с мощность, расходуемая для подогрева хладоагента и в процессе измерения, составила 0.1796+ 0,0186 - 0,1982 кДж/с и в пределе при нулевом паросодержании составила бы около 0,32 кДж/кг, в то время как в известном устройстве она составила бы соответственно 13 кДж/с и 102 кДж/с соответственно, что имеет больше 1 преимущества в экономии энергии. Кроме того, очность непрерывного измерения паросодержания также весьма высокая, так как зависит лишь от точности измерения температуры и считывания с таблиц, которые просты, точны и хорошо отработаны, в то время как в известном устройстве точность зависит от условий, в которых снимались тарировочные кривые и которые необходимо выдерживать и.в процес- 25 се измерений. Кроме того, процесс измерения прерывается и ограничен, т.е. невозможно проводить измерения в полном диапазоне 0-1 (паросодержаний), тогда как в предлагаемом способе этот 30 полный диапазон ничем не ограничен, а расход энергии в тысячу и более раз меньше.

Сравнивая предлагаемый способ опре- 35 деления паросодержания с табличными значениями, которые равны 0,9, мы видим, что точность определения паросодержания очень высока, составляет около 0,027 и определяется исключительно метрологически- 40 где х — паросодержание, кг/кг;

q 3 — количество тепла, подводимого к части потока, отобранного после испарения, кДж/с;

q2 — количество тепла, подводимого к части потока, отобранного до испарения, кДж/с;

h> — энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и Х - 1, кДж/кг;

Ьд — энтальпия хладагента до дросселирования и Х - О, кДж/кг;

hQ-энтальпия хладагента при заданной температуре кипения и Х = О, кДж/кг.

1758375

Составитель А. Кузнецов

Техред M.Моргентал Корректор А, Ворович

Редактор Э. Слигэн

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 2987 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС .

113035. Москва, Ж 35. Раувская наб., 4/5