Способ определения средней плотности двухфазной смеси

 

Изобретение может быть использовано для определения средней плотности двухфазной смеси в каналах парогенерирующих устройств различного назначения в стационарных и переходных режимах. Сущность: измеряют статическое давление в двух точках канала, измеряют разность этих давлений P и определяют среднюю плотность двухфазной смеси по формуле см = P/gz., Направление потока изменяют таким образом, чтобы точки отбора располагались на одной оси в плоскости, направленной под углом 90o к направлению двухфазного потока и ориентированной по направлению силы тяжести, при многократном изменении положения измерительной трубки измеряют расстояние z между точками отбора. Технический результат - расширение возможностей реализации способа. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения средней плотности двухфазной смеси в каналах парогенерирующих устройств различного назначения в стационарных и переходных режимах.

Известны бесконтактные методы определения средней плотности двухфазной смеси, заключающиеся в просветке канала, по которому протекает двухфазная смесь, каким-либо потоком излучения и измерении потока излучения после прохождения через двухфазную смесь. К наиболее известным бесконтактным методам относятся метод - просветки и метод замедленных нейтронов (Стырикович М.А. , Резников М.И. Методы экспериментального изучения процессов генерации пара. М. : Энергия, 1977). Основной недостаток бесконтактных методов заключается в их сложности и дороговизне. Методы используются, как правило, при проведении экспериментальных исследований.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ определения средней плотности двухфазной смеси, заключающийся в том, что измеряют статическое давление в двух точках канала, измеряют разность этих давлений и определяют среднюю плотность двухфазной смеси по формуле: см= P-Pсм/gz, (1) где см - средняя плотность двухфазной смеси; P - разность статических давлений в точках отбора; Pсм- гидравлическое сопротивление смеси между точками отбора; z - расстояние между точками отбора статического давления; g - ускорение свободного падения.

Как видно из формулы (1), см можно определить только в случае, когда скорость потока в канале равна нулю. Последнее имеет место в случае барботажа пара через жидкость. Во всех остальных случаях определение см невозможно, так как оценка гидравлического сопротивления между точками отбора достаточно сложна и требует дополнительных замеров. (Л.Ф. Федоров, П.Г. Рассохин. Процессы генерации пара на атомных электростанциях. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 68). Таким образом, недостаток способа заключается в том, что он применим только для одного конкретного случая, а именно для случая безнапорного движения двухфазной смеси (барботаж пара через слой жидкости). Технический результат, на достижение которого направлено изобретение заключается в устранении указанного недостатка, а именно в расширении возможности реализации способа в двухфазных смесях, скорость которых отлична от нуля. Технический результат обеспечивается тем, что точки отбора располагают в плоскости, направленной под утлом 90o к направлению двухфазного потока и ориентированной по направлению силы тяжести, измеряют расстояние между точками отбора, изменяют расстояние между точками отбора статического давления, повторяют весь цикл измерений необходимое число раз, определяют среднюю плотность потока двухфазной смеси по формуле: см= P/gz, (2) где см- средняя плотность двухфазной смеси; P - разность статических давлений в двух точках канала;
z - расстояние между точками отбора статического давления;
g - ускорение свободного падения.

На чертеже показана схема канала, в котором осуществляется измерение средней плотности двухфазной смеси: ''а'' - вертикально ориентированный канал, в котором протекает пароводяная смесь; ''б'' - горизонтально ориентированный канал, в котором протекает пароводяная смесь.

Участок канала (чертеж ''б''), в котором проводится измерение средней плотности двухфазного потока состоит из корпуса 1, выполненного из трубы определенного диаметра, измерительной трубки 2, служащей для измерения статического давления. Трубка 2 ориентирована по направлению силы тяжести и лежит в плоскости, направленной под утлом 90o к направлению двухфазного потока. Трубка 2 подсоединена к манометру M1. Отверстие 4 служит для отбора статического давления и выполнено в стенке трубы 1 таким образом, что лежит в одной плоскости с отверстием 3 в трубке 2. Отверстие 4 подсоединено к манометру М2.

В случае определения см в вертикально ориентированном канале двухфазная смесь направляется в горизонтально ориентированную трубку 5 (чертеж ''a''), в которой установлена измерительная трубка 2 с отверстием 3. Трубка 2 ориентирована по направлению силы тяжести и лежит в плоскости, направленной под углом 90o к направлению двухфазного потока. Трубка 2 подсоединена к манометру M1 . Отверстие 4 служит для отбора статического давления и выполнено в стенке трубы 5 таким образом, что лежит в одной плоскости с отверстием 3 в трубке 2. Отверстие 4 подсоединено к манометру М2.

Измерение см рассмотрим на примере горизонтально ориентированного канала (чертеж ''б''). Для определения см измеряют статическое давление с помощью трубки 2 и отверстия 3. При этом расстояние между точками отбора равно z. При размещении трубки в нижнем положении z равно диаметру трубы. Статическое давление измеряется с помощью манометров М2 и M1. Далее определяется разность статических давлений и средняя плотность двухфазной смеси по формуле
см = P/gz, (3)
где см - средняя плотность двухфазной смеси;
P - разность статических давлений в двух точках канала;
z - расстояние между точками отбора статического давления;
g - ускорение свободного падения.

Формула (3) следует из условия равновесия на нулевой отметке, чертеж ''б'', (давление в линиях подвода и разность давлений за счет различного размещения манометров не учитываетсям).

Показания манометра М2 равны давлению в канале Рк, показания манометра M1 равны соответственно - смgz+Pк.
Разность показаний манометров
P = смgz,
где Pк - давление в канале;
см- средняя плотность двухфазной смеси;
P - разность статических давлений в точках отбора.

Рассмотрим измерение средней плотности двухфазной смеси при следующих условиях. Измерение проходит на горизонтальном канале с внутренним диаметром 50 мм (z= d), в канале протекает пароводяная смесь при давлении 16.0 МПа, разность давлений между манометрами M1 и М2 составляет 150 Па. Подставив соответствующие значения в формулу (2), получим, что средняя плотность смеси составляет 300 кг/м3. Плотность воды и пара на линии насыщения при этом давлении составляют 587 и 107 кг/м3 соответственно. Оценки количества пара по гомогенной модели дают, что в рассматриваемом двухфазном потоке половина сечения канала занимает пар. Точность определения см составляет примерно 5%.


Формула изобретения

Способ определения средней плотности двухфазной смеси см, заключающийся в том, что измеряют статическое давление в двух точках канала, измеряют разность этих давлений P, определяют среднюю плотность потока двухфазной смеси по формуле см = P/gz, отличающийся тем, что изменяют направление потока таким образом, чтобы точки отбора располагались на одной оси в плоскости, направленной под углом 90o к направлению двухфазного потока и ориентированной по направлению силы тяжести, при многократном изменении положения измерительной трубки измеряют расстояние z между точками отбора.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности сыпучих веществ и твердых тел различной формы, и может найти применение в таких отраслях промышленности, как химическая, лакокрасочная и пищевая промышленность

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и пищевой промышленности

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения плотности различного рода суспензий и растворов гидростатическим методом с помощью пьезометрического прибора

Изобретение относится к технике контроля процесса выпаривания растворов в выпарных аппаратах, работающих как под вакуумом, так и под давлением, как в периодическом режиме выпуска упаренного раствора, так и при непрерывном режиме

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами, в частности для измерения плотности и уровня буровых и цементных растворов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения плотности расплава

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано на резервуарных парках нефтепроводов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения плотности различного рода суспензий и растворов гидростатическим методом с помощью пьезометрического прибора

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров жидких сред, таких как уровень, плотность, градиент плотности, а также границы раздела фаз в двуфазных средах, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности на резервуарных парках нефтепроводов

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к приборам для измерения расхода жидкости

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности сыпучих, пористых, волокнистых веществ и твердых тел различной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности, таких как химическая, лакокрасочная, пищевая и др

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в химической и пищевой промышленности при необходимости измерения переменного уровня жидкости с неизвестной плотностью в резервуарах, работающих как в условиях разряжения, так и повышенного давления

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к проточным гидродинамическим плотномерам, и может использоваться для измерения плотности различных сред, в том числе при коммерческих расчетах с поставщиками топлива

Изобретение относится к контролю технологических параметров табака и предназначено для определения заполняющей способности табака
Наверх