Способ определения степени сухости потока влажного пара



Способ определения степени сухости потока влажного пара

 


Владельцы патента RU 2489709:

Коваленко Александр Васильевич (RU)

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения степени сухости и других термодинамических параметров влажного пара, может быть использовано для непрерывного определения степени сухости как на объектах производства, так и на объектах потребления насыщенного и влажного пара. Способ определения степени сухости влажного пара включает измерение давления в контролируемом потоке пара. Затем отбирают пробу пара из контролируемого потока, дросселируют отбираемую пробу в проточную камеру и вычисляют по измеряемым параметрам. При этом отбираемая проба пара из первой проточной камеры поступает во вторую проточную камеру. Обе камеры помещены в контролируемый поток пара или в другую греющую среду. В каждой камере измеряют давление и температуру. После второй камеры измеряют расход, давление и температуру отбираемой пробы. Затем устанавливают величину расхода по параметрам, измеряемым в первой камере. Техническим результатом изобретения является определение степени сухости потока влажного пара без конденсации отбираемой пробы. 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения степени сухости и других термодинамических параметров влажного пара, может быть использовано для определения степени сухости, как на объектах производства, так и на объектах потребления насыщенного и влажного пара.

Уровень техники

Аналогом изобретения является способ, включающий: измерение давления в контролируемом потоке пара, отбор пробы из контролируемого потока, нагрев пробы до полного испарения жидкой фазы, перегрев нагретой пробы, конденсацию перегретой пробы, измерение температуры и энергии на нагрев до полного испарения жидкой фазы, измерение температуры и энергии на перегрев, вычисление по измеряемым параметрам. [Патент Р.Ф. №1772705. Способ определения степени сухости влажного водяного пара].

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «измерение давления в контролируемом потоке пара, отбор пробы из контролируемого потока, вычисление по измеряемым параметрам».

Недостатками аналога являются.

А. Необходимость измерения энергии на нагрев отбираемой пробы влажного пара до полного испарения ее жидкой фазы;

Б. Необходимость измерения энергии на перегрев отбираемой пробы влажного пара нагретой до полного испарения ее жидкой фазы;

В. Конденсация перегретой пробы пара.

Прототипом изобретения является способ, включающий: измерение давления в контролируемом потоке пара, отбор пробы из контролируемого потока, дросселирование отбираемой пробы в проточную камеру с объемом воды, конденсацию отбираемой пробы пара в объем воды, измерение расхода и температуры проточной воды до и после камеры, вычисление по измеряемым параметрам. (Патент РФ №2380694, Способ контроля степени сухости влажного пара).

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «измерение давления в контролируемом потоке пара, отбор пробы из контролируемого потока, дросселирование отбираемой пробы в проточную камеру, вычисление по измеряемым параметрам».

Недостатками прототипа являются

А. Конденсация отбираемой пробы влажного пара.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, является: способ определения степени сухости влажного пара.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат

А. Определение степени сухости потока влажного пара без конденсации отбираемой пробы.

Указанный технический результат достигаются тем, что:

«измеряют давление в контролируемом потоке пара, отбирают пробу пара из контролируемого потока, дросселируют отбираемую пробу в проточную камеру, вычисляют по измеряемым параметрам;

отбираемая проба пара из первой проточной камеры поступает во вторую проточную камеру; обе камеры помещены в контролируемый поток пара или в другую греющую среду; в каждой камере измеряют давление и температуру, после второй камеры измеряют расход, давление и температуру отбираемой пробы; устанавливают величину расхода по параметрам, измеряемым в первой камере».

Признаки отличительные от наиболее близкого аналога, выражаются следующей совокупностью признаков:

«отбираемая проба пара из первой проточной камеры поступает во вторую проточную камеру; обе камеры помещены в контролируемый поток пара или в другую греющую среду; в каждой камере измеряют давление и температуру, после второй камеры измеряют расход, давление и температуру отбираемой пробы; устанавливают величину расхода по параметрам, измеряемым в первой камере».

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

На рис.1, показана схема устройства для осуществления «способа определения степени сухости влажного пара».

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На рис.1. показана схема устройства для осуществления «способа определения степени сухости влажного пара». Это устройство содержит:

- паропровод 1, с датчиком давления 2;

- узел отбора пробы пара с дросселем 9 в линии отбора;

- камеру 10 с измерителями давления 3 и температуры 4;

- камеру 11 с измерителями давления 12 и температуры 14;

- измеритель расхода отбираемой пробы пара 7, с измерителем давления 6 и измерителем температуры 5;

- клапан 8 для регулирования расхода отбираемой пробы;

- вычислитель 15 с подключенными выходами всех измерителей.

Работа устройства состоит в следующем. Регулирующим клапаном 8 устанавливают расход отбираемой пробы, при котором в камере 10 устанавливается температура пара, несущественно превышающая температуру насыщающих паров. Затем, производят малое увеличение расхода. Контролируют соответствие температуры в камере 10 температуре насыщающих ее паров. При выполнении этого условия в камере 10 происходит полное испарение жидкой фазы. То есть в камере 10 насыщенный пар.

Насыщенный пар из камеры 10 поступает в камеру 11, где происходит существенный его перегрев.

Из камеры 11 перегретая проба пара поступает в линию с измерителями температуры 5, давления 6 и расхода 7.

Во время эксперимента зарегистрированы следующие значения измеряемых параметров:

- Давление в паропроводе, (Рпар=12,4 мПа);

- Давление в камере 10, (Р10=1,4 мПа);

- Температура в камере 10, (t10=200°С);

- Давление в камере 11, (Р11=1,3 5 мПа);

- Температура в камере 11, (t11=290°С);

- Расход в линии расходомера пробы пара, (G7=0,06 кг/сек).

Установлен расход в линии отбора пробы с тем условием, чтобы в камере 10 был насыщенный пар (или несущественно перегретый пар).

В камере 11 при этом будет получен существенно перегретый пар.

Камеры 10 и 11 идентичны, внешние условия для этих камер идентичны, через камеры проходят равные массы отбираемой пробы влажного пара.

В камере 10 процессы испарения; на входе - две фазы (влажный пар) - на выходе одна фаза [насыщенный пар (или несущественно перегретый пар)].

В камере 11 перегрев - на входе и выходе однофазный поток.

Из паропровода в камеру 10 поступает влажный пар:

Gпробы=G''+G'=0,06 кг/с;

где Gпробы - расход пробы влажного пара из паропровода в камеру 10;

G'' - расход паровой фазы в отбираемой пробе влажного пара;

G' - расход жидкой фазы в отбираемой пробе влажного пара.

Из камеры 10 в камеру 11 поступает насыщенный пар:

Gн=0,06 кг/с;

где Gн - расход насыщенного пара из камеры 10 в камеру 11.

Из камеры 11 в линию узла расхода поступает перегретый пар:

Cn=0,06 кг/с;

где Gn - расход перегретого пара из камеры 11 на узел контроля расхода.

Разность тепловых потоков на выходе и входе камеры 11 определяет тепловой поток в пробу пара поступающий через стенки камеры 11 от греющей среды, в которую помещены камеры, например, от контролируемого потока влажного пара в паропроводе.

ΔQ11=Gn·in-Gн·iн=0,06*(719,5-668,4)=3,066 ккал/сек;

где Q11 - тепловой поток от греющей среды в камеру 11;

iн - энтальпия насыщенного пара из камеры 10;

in - энтальпия перегретого пара из камеры 11.

Тепловой поток от греющей среды в камеру 10 (Q10) несколько больше теплового потока от греющей среды в камеру 11 (Q11) в основном в силу разных значений температурных перепадов внутри камер и в греющей среде, например в паропроводе.

Это вытекает из идентичности материала и геометрии камер, из идентичности внешних условий (например, температура влажного пара в паропроводе соответствует давлению до полной его конденсации), а так же из того, что температура насыщенного пара в камере 10 ниже температуры перегретого пара в камере 11.

То есть: ΔQ10=k·ΔQ11=1,2042*3,066=3,692 ккал/сек

где k - коэффициент соответствия тепловых потоков Q10 и Q11.

Этот коэффициент может быть определен из следующего уравнения:

k = η t 11 t 10 = 1,0 290,0 200,0 = 1,2042 ;

где η - экспериментально определяемая поправка. В расчете принято η=1,0.

Тепловой поток с пробой влажного пара из паропровода в камеру 10

Qпробы=Gн·iн-ΔQ10=0,06*668,4-3,692=36,412 ккал/сек;

где Qпробы - тепловой поток с пробой влажного пара из паропровода в камеру 10. Расход паровой фазы в отбираемой из паропровода пробе:

G = Q п р о б ы G п р о б ы i ' ( i ' ' i ' ) = ( 36,412 0,06 * 348,4 ) / ( 648,7 348,4 ) = 15,508 / 300,3 = 0,0516 к г / с ;

где i'' - энтальпия паровой фазы в контролируемом потоке влажного пара;

i' - энтальпия жидкой фазы в контролируемом потоке влажного пара.

Степень сухости (х) влажного пара в паропроводе:

x = G ' ' G п р о б ы 0,0516 / 0,06 = 0,86.

Способ определения степени сухости влажного пара, включающий: измерение давления в контролируемом потоке пара, отбор пробы пара из контролируемого потока, дросселирование отбираемой пробы в проточную камеру, вычисление по измеряемым параметрам; отличающийся тем, что отбираемая проба пара из первой проточной камеры поступает во вторую проточную камеру; обе камеры помещены в контролируемый поток пара или в другую греющую среду; в каждой камере измеряют давление и температуру, после второй камеры измеряют расход, давление и температуру отбираемой пробы; устанавливают величину расхода по параметрам, измеряемым в первой камере.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследования или анализа небиологических материалов путем определения их химических или физических свойств, конкретно, исследования фазовых изменений путем удаления какого-либо компонента, например, испарением, и взвешивания остатка.

Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля параметров влажного пара, и может быть использовано для контроля истинного объемного паросодержания и скоростей фаз влажного пара в паропроводе на потоке.

Изобретение относится к стационарным способам определения теплопроводности плоских однослойных конструкций и может быть использовано в строительстве и теплоэнергетике.

Изобретение относится к способам определения массового содержания наполнителя в полимерных композиционных материалах и может быть использовано для контроля технологии получения полимерных композитов, а также для контроля качества и однородности полученного материала.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике обнаружения локальных дефектов в объектах бытовой техники и может найти применение для выявления потерь тепла в зданиях, выявления дефектов в отопительных приборах и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения относительной влажности воздуха от 0 до 100% в интервале температур (- 20÷50)°С.

Изобретение относится к области тепловых испытаний и может быть использовано для испытаний теплозащиты летательных аппаратов (ЛА) для определения ее теплофизических свойств и работоспособности.

Изобретение относится к области пожарной безопасности зданий. .

Изобретение относится к области исследования свойств материалов с помощью калориметрических измерений и может быть использовано в бомбовых калориметрах для определения теплоты сгорания горючих газов.

Изобретение относится к технологии испытания смазочных материалов и может быть использовано для определения их ресурса. .

Изобретение относится к области исследования теплофизических свойств материалов и может быть использовано при определении коэффициента эффективности сверхтонких жидких теплоизоляционных покрытий - u

Изобретение относится к области исследования свойств пористых материалов, в частности к методам определения величины смачиваемости и распределения пор по размерам

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в промысловой геофизике для оценки глубинных тепловых полей, процессов мембранного разделения в химической промышленности и других отраслях

Изобретение относится к области изучения физических свойств пористых неоднородных материалов и может быть использовано для определения характеристик порового пространства и теплопроводности образцов горных пород и минералов

Изобретение относится к области физико-химического анализа и может быть использовано при тепловых испытаниях. Исследуемое тело приводят в тепловой контакт с эталонным телом по плоскости, в которой находится локальный круглый нагреватель. Через равные промежутки времени измеряют разность значений температуры между нагревателем и точкой плоскости контакта исследуемого и эталонного тел. Испытания заканчивают при превышении контролируемым динамическим параметром заданного значения. Строят зависимость текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. Структурные переходы в полимерных материалах определяют по наличию пиков на зависимости текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области физико-химического анализа и может быть использовано при тепловых испытаниях. Исследуемое тело приводят в тепловой контакт с эталонным телом по плоскости, в которой находится локальный круглый нагреватель. Через равные промежутки времени измеряют разность значений температуры между нагревателем и точкой плоскости контакта исследуемого и эталонного тел. Испытания заканчивают при превышении контролируемым динамическим параметром заданного значения. Строят зависимость текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. Структурные переходы в полимерных материалах определяют по наличию пиков на зависимости текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области теплофизического контроля и может быть использовано для диагностики технологических жидкостей. Способ включает быстрый цикличный нагрев жидкости импульсами электрического тока на поверхности проволочного нагревателя-зонда. На каждом измерительном импульсе, начиная со второго, последовательно приращивают максимальную температуру зонда, и по превышению порога длительности измерительного интервала судят о значении температуры, нарушающей термическую устойчивость жидкости на заданном интервале времени. Затем максимальную температуру зонда последовательно снижают до величины, соответствующей термической устойчивости жидкости, и циклично повторяют процесс контроля. Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении точности долговременных измерений и автоматизации процесса контроля качества технологических жидкостей. 5 ил.

Изобретение относится к области управления промышленной безопасностью и технической диагностики, в частности к контролю напряженно-деформированного состояния таких объектов, как сосуды, аппараты, печи, строительные конструкции, трубопроводы, находящихся под действием механических и/или термомеханических нагрузок, с использованием анализа распределения температурных полей на поверхности объекта и связанного с ними распределения механических напряжений. Технический результат - повышение достоверности определения напряженно-деформированного состояния объекта. Сущность: на поверхность объекта наносят термочувствительное вещество, изменяющее свой цвет при изменении температуры объекта, с помощью оптических средств регистрируют изменение цвета термочувствительного вещества и, используя предварительно полученные номограммы, регистрируют распределение температур, после чего выполняют расчет напряженно-деформированного состояния, выделяют зоны повышенных напряжений и деформаций для дальнейшего мониторинга указанных зон. Регистрацию температур дополнительно производят с использованием тепловизионных измерителей, усредняют результаты оптической и тепловизионной регистрации и выполняют расчет напряженно-деформированного состояния объекта. Расчет осуществляют с применением метода конечных элементов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области определения физических параметров пластовых флюидов и может быть использовано в промышленных и научно-исследовательских лабораториях для определения температуры кристаллизации парафинов в нефти. Согласно заявленному способу выполняют нагрев образца нефти с однократным термостатированием, непрерывное охлаждение образца с одновременным измерением касательного напряжения сдвига. Определяют температуру начала кристаллизации по температуре, соответствующей первому скачкообразному увеличению касательного напряжения сдвига, а температуру массовой кристаллизации - по температуре, соответствующей второму скачкообразному увеличению касательного напряжения сдвига. При этом образец нагревают до температуры 60-80°C, нагрев и термостатирование образца выполняют с вращением цилиндра вискозиметра, а охлаждение образца выполняют со скоростью 1-2°C в минуту. Технический результат: повышение информативности и достоверности способа анализа. 1 ил.

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при прогнозировании эксплуатационных характеристик композиционных материалов. Заявлено устройство для определения коэффициента теплопроводности материала методом плоского горизонтального слоя, содержащее элемент, исключающий боковые тепловые потери, измерительный блок с нагревателем, измерительную ячейку, предназначенную для расположения образца исследуемого материала и выполненную в виде двух функционально независимых элементов, одного с функцией нагрева, другого - охлаждения, которые расположены соосно и с заданным зазором, обеспечивающим тепловой контакт, термопару, подключенную к измерительному блоку. Элемент измерительной ячейки с функцией охлаждения выполнен в виде соосно расположенных друг в друге колец внутреннего и внешнего. Кольца внутреннее и внешнее и объем между ними выполнены с возможностью заполнения одной и той же легко испаряющейся жидкостью с углом смачивания на образце исследуемого материала не более 90°. Расположены упомянутые кольца на лицевой стороне образца исследуемого материала, а термопара расположена с противоположной стороны образца исследуемого материала. Технический результат: повышение точности экспресс-измерений для определения коэффициента теплопроводности материала. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх