[发明专利]一种流动湿蒸汽湿度探针标定装置及方法

权利要求书

1.一种流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，包括数据采集系统、控制器、水箱(8)、蒸汽发生器(1)、调湿段(13)、湿度探针连接段(14)、过热段(15)、均匀混合段(22)、排水管(23)、冷凝器(19)、容器(24)、换热管(10)、若干换热管(10)、以及用于称量容器(24)质量的称量装置(5)；

水箱(8)的出口与蒸汽发生器(1)的入口及各换热管(10)的入口相连通，蒸汽发生器(1)的蒸汽出口与调湿段(13)的入口相连通，调湿段(13)的出口与湿度探针连接段(14)的入口相连通，湿度探针连接段(14)的出口与过热段(15)的入口相连通，过热段(15)的出口与均匀混合段(22)的入口相连通，均匀混合段(22)的出口与冷凝器(19)的入口相连通连接，冷凝器(19)的凝结水出口通过排水管(23)伸入到容器(24)内，排水管(23)与容器(24)之间有间隙，换热管(10)的出口穿过调湿段(13)伸出到调湿段(13)外；

所述湿度探针连接段(14)的出口处设有第一温度传感器(121)，均匀混合段(22)的内壁上设有压力传感器(11)及若干第二温度传感器(122)；

称量装置(5)的输出端、第一温度传感器(121)的输出端、第二温度传感器(122)的输出端及压力传感器(11)的输出端均与数据采集系统的输入端相连接，数据采集系统的输出端与控制器的输入端相连接；

所述蒸汽发生器(1)的外壁上、调湿段(13)的外壁上、湿度探针连接段(14)的外壁上及过热段(15)的外壁上均设有保温层(3)，所述保温层(3)的内壁上和外壁上分别设有第三温度传感器及第四温度传感器(16)，且第三温度传感器及第四温度传感器(16)正对所述过热段(15)。

2.根据权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，

水箱(8)的出口通过调湿段进水管(9)与换热管(10)相连通，调湿段进水管(9)上设有第一调节阀；

所述水箱(8)的出口通过蒸发段进水管(7)与蒸汽发生器(1)的入口相连通；蒸发段进水管(7)上设有第二调节阀；

所述蒸汽发生器(1)的出口通过第三调节阀(6)与调湿段(13)的入口相连通。

3.根据权利要求2所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，还包括冷凝器进水管(20)及设于所述冷凝器进水管(20)上的第四调节阀；冷凝器进水管(20)的入口与水箱(8)的出口相连通，冷凝器进水管(20)的出口穿过冷凝器(19)伸出到冷凝器(19)外。

4.根据权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，所述蒸汽发生器(1)包括内胆(2)、蒸发段电加热丝(4)、以及用于提供电能的电源，蒸发段电加热丝(4)设于内胆(2)内，电源与蒸发段电加热丝(4)相连接，内胆(2)的入口及出口分别与水箱(8)的出口及调湿段(13)的入口相连通。

5.根据权利要求4所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，所述过热段(15)的外壁上缠绕有过热段电加热丝(17)，所述过热段电加热丝(17)与电源相连接。

6.根据权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，所述湿度探针连接段(14)的两端与调湿段(13)及过热段(15)之间、以及过热段(15)与均匀混合段(22)之间均通过法兰及密封垫圈(21)相连接。

7.根据权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，所述换热管(10)的数量为2～8根，各换热管(10)与调湿段(13)相垂直，且相邻两个换热管(10)垂直分布。

8.根据权利要求6所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，其特征在于，

所述第三温度传感器及第四温度传感器(16)均为片形温度传感器；

所述称量装置(5)为电子天平，且容器(24)放置于电子天平上；

所述第三温度传感器和第四温度传感器(16)的总数目至少为12个；

所述称量装置(5)的输出端、第一温度传感器(121)的输出端、第二温度传感器(122)的输出端及压力传感器(11)的输出端与数据采集系统的输入端均通过信号引线相连接；

所述保温层(3)与法兰之间设有绝热片(18)。

9.一种流动湿蒸汽湿度探针标定方法，其特征在于，基于权利要求1所述的流动湿蒸汽湿度探针标定装置，包括以下步骤：

水箱(8)内的水进入到蒸汽发生器(1)及换热管(10)中，蒸汽发生器(1)对水进行加热并产生饱和湿蒸汽，饱和湿蒸汽进入到调湿段(13)中，饱和湿蒸汽在调湿段(13)通过换热管(10)进行换热实现湿度调节，湿度调节后的饱和湿蒸汽经湿度探针连接段(14)进入过热段(15)，并在过热段(15)受热形成过热蒸汽，过热蒸汽经均匀混合段(22)混合后进入到冷凝器(19)中冷凝为凝结水后进入到容器(24)中，同时，待标定的湿蒸汽湿度探针实时测量湿度探针连接段(14)中湿蒸汽的湿度信息；

第一温度传感器(121)实时检测湿度探针连接段(14)的出口处湿蒸汽的温度t₁，第二温度温度传感器实时测量均匀混合段(22)中过热蒸汽的温度t₂，压力传感器(11)实时测量均匀混合段(22)中过热蒸汽的压力p₂，第三温度传感器实时测量正对过热段(15)的保温层(3)内壁的温度t_w1，第四温度传感器(16)实时测量正对过热段(15)的保温层(3)外壁的温度t_w2，称量装置(5)测量容器(24)的质量变化量，并根据所述容器(24)的质量变化量得凝结水的流量m；

设λ为保温层(3)的导热系数，d₁及d₂分别为保温层(3)的内径及外径，Q为过热段(15)的加热功率，Q_s为过热段(15)上保温层(3)单位时间的散热量，其中L为过热段(15)的长度；

根据t₂和p₂得均匀混合段(22)中过热蒸汽焓值h₂，则过热段(15)入口处湿蒸汽焓值h₁为：再根据h₁和t₁得流经湿度探针连接段(14)中湿蒸汽的湿度y，然后根据所述流经湿度探针连接段(14)的湿蒸汽的湿度y与待标定湿度探针的测量结果进行对比，实现对待标定湿度探针的标定。