[发明专利]一种蒸汽湿度测量装置及其方法有效
申请号: | 201811395249.1 | 申请日: | 2018-11-22 |
公开(公告)号: | CN109459533B | 公开(公告)日: | 2023-10-27 |
发明(设计)人: | 王志和;李红岩;缪高健;王盛阳;梅玉春;钱瑾;赵亮 | 申请(专利权)人: | 南京林业大学 |
主分类号: | G01N33/00 | 分类号: | G01N33/00 |
代理公司: | 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 | 代理人: | 董建林;孟鸽 |
地址: | 210037 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 蒸汽 湿度 测量 装置 及其 方法 | ||
1.一种蒸汽湿度测量装置,其特征在于,包括采样管、测量管、调节阀、冷却装置、计量罐,所述采样管的进口处设有铂电阻,所述采样管出口与所述测量管的进口连接,所述测量管的出口与所述冷却装置通过调节阀相连,所述测量管中从进口到出口依次设有孔板、压力温度传感器、加热器和温度传感器,所述冷却装置的出口设有三通阀,所述三通阀的两个出口分别连接排水管和滴水管,所述计量罐位于所述滴水管的下方,所述计量罐的底部设有放水阀,所述计量罐下设有力传感器。
2.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,还包括湿度显示仪,所述湿度显示仪内设有控制器,所述铂电阻、压力温度传感器、温度传感器、调节阀、三通阀、加热器、放水阀、力传感器均与所述控制器连接,所述湿度显示仪上还设有显示器,所述显示器与所述控制器连接。
3.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述采样管的外壁上设有螺纹,所述螺纹的后方设有密封挡板,所述密封挡板前还设有耐高温密封垫片。
4.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述采样管进口处的管壁上设有凹槽,所述铂电阻位于所述凹槽中,所述采样管进口还设有通流旋帽,所述通流旋帽旋紧后盖住所述凹槽。
5.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述测量管外侧设有保温层,所述保温层外还设有不锈钢护管。
6.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述测量管中在压力温度传感器前设有两个孔板。
7.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述调节阀和冷却装置外均设有隔热层。
8.如权利要求1所述的蒸汽湿度测量装置,其特征在于,所述计量罐下设有四只力传感器,四只力传感器沿计量罐底面圆周均匀、对称布置。
9.一种蒸汽湿度测量方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)启动蒸汽湿度测量装置,通过铂电阻测得锅筒内部蒸汽温度t1,蒸汽流过孔板后的压力p2,温度t2,由压力温度传感器测得,蒸汽进一步流过加热器后,压力基本不变,p3≈p2,温度t3,由温度传感器测得,依据稳定流动能量方程和能量平衡关系可以算出蒸汽质量流量m和蒸汽湿度W;(2)蒸汽湿度测量装置稳定工作一段时间后,湿度显示仪控制三通阀向外排水、同时放水阀也向外排水;计量罐排空后,此时显示器显示计量罐空罐质量,然后三通阀向下排水、同时放水阀关闭,计量罐开始存水;存水后,用计量罐测出的蒸汽质量流量mzq代替加热器测出的采样蒸汽质量流量m。
10.如权利要求9所述的蒸汽湿度测量方法,其特征在于,蒸汽质量流量m和蒸汽湿度W的具体计算方法为:
依据稳定流动能量方程式,有如下关系:
式中,q为热量损失,h1为采样管进口处蒸汽的焓,h2为测量管中加热器前的蒸汽的焓,c1为采样管进口处蒸汽的流速,c2为测量管中加热器前的蒸汽的流速,g为重力常数,z1为采样管进口处的高度;z2为测量管中加热器前的高度;
c1≈0,q≈0,z2=z1,简化方程可得:
依据能量平衡关系,可得:
N=f(h3-h2)m
式中,N为加热器的电热功率,f为测量系数;h2为测量管中加热器前的蒸汽的焓,h3为测量管中加热器后的蒸汽的焓,m为加热器段蒸汽测试质量流量;
蒸汽在加热器前的压力p2、温度t2由压力温度传感器测得,蒸汽流过加热器后,压力基本不变,p3≈p2,温度t3由温度传感器测得,根据压力p2、温度t2,利用过热蒸汽表可查得焓h2、密度ρ2;根据压力p3、温度t3,利用过热蒸汽表可查得焓h3;
起始赋值f=1,加热器段蒸汽测试质量流量m可利用下式求得:
m又可以用下式计算:
经公式变换得:
式中,m为加热器段蒸汽测试质量流量,d为测量管内径,c2为测量管中加热器前的蒸汽的流速,ρ2为测量管中加热器前的蒸汽的密度;
铂电阻测得采样管进口处温度t1,根据温度排序的饱和蒸汽表,可查得对应的饱和水焓h′以及饱和蒸汽焓h。焓h1的表达式如下:
h1=h′W+h″(1-W)
式中,h1为采样管进口处蒸汽的焓,h′为采样管进口处温度t1对应的饱和水焓,h为采样管进口处温度t1对应的饱和蒸汽焓,W为蒸汽湿度;标定时,利用计量罐准确测得蒸汽质量流量mzq,则测量系数f=m/mzq=A。f赋值从1改为A,重新计算m。
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