CN1017556B - 强化增产烃类所用蒸汽纯度的测定方法和装置 - Google Patents

Abstract

串联使用孔板和临界流动节流阀提供了一种既可测定蒸汽纯度、又可测定质量流量的方法。无论是孔板，或者是节流阀，都不能单独用以测定蒸汽纯度和质量流量。不过，通过求解每一装置的独立方程—用于通过临界流动节流阀的湿空气的方程和用于通过边缘锐利孔板的湿蒸汽的方程，可以获得通过两种装置的蒸汽纯度的表达式。

Description

本发明涉及一种对通往油井等处的蒸汽流从事纯度测定的方法。此项发明更加适用于测定湿蒸汽的纯度，这种蒸汽用来提高地下油藏的石油采收量。由于水分与蒸汽气体成分一同存在，这种蒸汽的纯度比较低。

注蒸汽作业在从边缘油田或油藏中开采原油或石油方面已经普遍采用。这种油田或油藏需要某种程度的强化措施以产生令人满意的原油油流。于是，日益迫切地需要一种测定注汽井井口蒸汽纯度的简便方法。这样一种测量方法，如果加以简化，对于测定自外部热源输入地下油藏的热量等级会特别有用。

由于蒸汽纯度直接影响采油作业，蒸汽纯度的测定或监测是很重要的。其次，能够最经济地注入某一特定地层或油藏中的蒸汽其纯度是随许多情况而定的。这些情况首先包括油藏的年代和从中开采商业上认为合算的烃类数量的预期前景。

简单地说，所希望的是：注入每一口井蒸汽的纯度可以改变或调节到最好地符合该油井条件的纯度等级。

如所周知，使用安置在蒸汽输送管线中的测量仪器监测注入的蒸汽流在这类强化增产作业中是特别有效的。可以理解，蒸汽离开蒸汽发生炉或汽源时一般是具有一定的纯度、压力和质量流量的。不过， 随着加压蒸汽流朝注汽井推进，纯度通常会显著降低。纯度的降低主要取决于诸如油井与汽源间的距离和管道的保温程度等因素。蒸汽在到达注汽孔口或油井之前必须通过一些管件，由于在这些管件中可能发生相分离，所以纯度的降低还进一步取决于这些管件的数量和取向。

因此，为经济实用起见，重要的是把一部汽流监测和控制装置正好在每一井口上游安装在蒸汽输送管道之中。蒸汽管线中的节流装置通常会起限制气流的作用，从而可能调整进入该特定油井的蒸汽质量流量。

本发明涉及测定湿蒸汽的蒸汽纯度（蒸汽气体的质量除以水分与蒸汽气体的总质量）的方法和仪器，湿蒸汽的水分含量是未知的。简单地说，本发明包括对注入液态烃类生产井的、强化增产用的湿蒸汽纯度进行测定的方法和仪器。本方法的关键在于确定井口处蒸汽的某些特性。了解这些特性就能够作出所需要的纯度测定，并且随后对蒸汽纯度作出适当的调节。

更确切地说，本方法和仪器致力于在汽流注入含烃类地层以前测定蒸汽管线中蒸汽的纯度并把流量调节到所需的程度。

换一种方式说，在任何一种涉及注入蒸汽以促进二次采油过程的工艺方法之中，一项经久不变的课题是：快速、精确地测定注入一口单井或一组油井中的蒸汽纯度和质量流量。这方面的学问同采油效率有关，因为蒸汽纯度和质量流量直接影响生产井的采油作业，并因而直接影响类似的注汽工程项目的投资需求。

如所周知，从经济方面考虑，为了在每一具体井口取得较低纯度的蒸汽，要把水同某种高纯度蒸汽相混合，这是合乎要求的，并且是非常实用的。在这种场合，本发明提供了迅速而精确地测定蒸汽纯度及其质量流量两者的设备和方法。

比如，在一处典型的高产油田，每天可能烧掉20，000当量桶以上的原油为油田井网提供高纯度湿蒸汽。这种注蒸汽作业的成本效果可以通过有效地利用配汽系统而显著地加以提高。

蒸汽纯度递减现象，以及在油田许多井网中转变成为热水注入，都严格要求在各个注汽油井处精确测量蒸汽的纯度和质量流量。导管中的两相流动，以及相分离现象，也使得在各注汽井处的蒸汽纯度和质量流量比用来进行有效地油管理所希望有的大小要大一些，或小一些。

因而，本发明的一个目的是提供一种方法和仪器，用于测定在注蒸汽作业或蒸汽强化增产作业中作为强化增产介质而注入某一油藏的蒸汽的纯度。

进一步的目的是提供一种方法和仪器，用来迅速测定注入含烃类油藏以提高烃类生产效率的湿蒸汽的纯度和质量流量。

再进一步的目的是提供在临界流动情况下测量蒸汽纯度和调节蒸汽流量的装置;蒸汽是取道可以调节进入生产井的蒸汽流的一部临界流动节流阀而注入烃类生产地层中去的。

图1是装入一条蒸汽管线的本发明的示意简图。

图2是本发明纯度测量装置的部分放大图。

图3是蒸汽纯度的图线表示。

参照图1，简略地说，本发明涉及测定低纯度蒸汽流纯度和质量流量的一种方法和仪器。这种测定通常是正好在蒸汽注入含烃类的地下油藏6之前进行的，蒸汽的注入要取道同汽源或者蒸汽发生炉8连通的蒸汽输送导管7。纯度测量装置包括一根管道10，该管道把加压蒸汽流从导管7送至某一特定井口12，后者可能是井网中的一口油井13。

参照图2，管道10配装着一部位于所述管道中的节流阀14，节流阀具有一条中央流动通道或者汽咀16，其直径足以限制加压蒸汽以确保或提供临界流动。此装置还包括一块边缘锐利的孔板17，固定在管道10里面，并且在节流阀上游与之隔开。

与管道10的通道18连通的适当仪器用来精确测定管道10之中、间隔开来的许多点上的压力和温度。

仪表19处的压差读数分别借助压力歧管21和22进行测定。蒸汽压力是在位于节流阀14入口和孔板17之间的压力表23处测量的。孔板两边记录下来的压差，以及节流阀14入口处的蒸汽压力，在纳入经验公式以后，会很快给出一个蒸汽纯度及其质量流量的精确读数。这些读数可通过计算机和读出装置29计算出。

孔板17与节流阀14组合及其布置可以用于测定注汽油井处的蒸汽纯度和质量流量，其中临界流动节流阀14主要用以控制蒸汽注入速度。

再将参照图1，其中表明按一般方式保温的蒸汽流通管道7，包括管件、接箍和法兰等等;蒸汽流是由加压汽源8通往管道之中的。来自汽源8的蒸汽其纯度可以是在10%和80%之间，其质量流量自100至400桶每天冷水当量蒸汽（BSPD-CWE），以及压力在300-700磅/英寸²（表压）之间。尽管只在这些操作条件的范围内研究过经验校正问题，但这种装置在适当修正经验常数的情况下工作范围可以是流量从50到5000BSPD-CWE、压力从100到3000磅 /英寸²（表压）。导管10中的首次节流是由边缘锐利的孔板17造成的，孔板具有一个中心开口11，低纯度蒸汽从中穿过。

在上述首次节流或孔板17的下游某点设置节流阀14。节流阀 具有一个加长的阀体26，有一个向内逐渐缩进入口27，或者，如果节流方程的流量系数加以修正，则其边缘是四方的。入口终止于细长的流动通道或汽咀16处。在这种蒸汽注入作业中节流阀14的功用是把从中通过的蒸汽流限制在直径缩小的通道内，从而使节流阀下游或者排放端28的流动成为临界流动。

从工作情况来看，蒸汽从高压汽源8流出时，具有主要取决于其水分含量的已知纯度。比如，同气相交混的水分百分比愈大，蒸汽的纯度就愈小。

由于蒸汽纯度在任何输送这种热流的管道中会产生降低现象，导管7装有适当的保温夹套或敷层以尽量减少透过导管金属管壁的热损失。

这里已经指出，孔板17同节流阀14串联使用为蒸汽纯度和质量流量二者提供了一种快速而精确的测定方法。无论是孔板17，或者是节流阀14，单独作用时都不能以当前阐明的方式测定蒸汽纯度和质量流量。不过，求解用于每一装置的、独立的质量流量方程-用于通过临界流动节流阀14的湿蒸汽的第一个方程（3）和用于流经边缘锐利孔板17的湿蒸汽的第二个方程（4），可以得出通过所述两个装置的蒸汽纯度表述式或经验公式。

在以下导出用以确定蒸汽纯度和流量的方程时，采用下列用语。

a＝方程（7）中的经验常数（无量纲）

b＝方程（7）中的经验常数（无量纲）

c＝节流阀孔径（吋）

C_f＝蒸汽发生炉进水导电系数（微欧/厘米）

C_o＝孔板的流量系数（无量纲）

C_s＝蒸汽发生炉蒸汽凝结液导电系数（微欧/厘米）

C₁、C₂＝方程（5）中的系数

d＝孔板直径（吋）

D＝仪器导管的内径（吋）

G^＊＝节流阀中临界质量速度（磅质量/呎²-秒）

P＝节流阀上游的绝对压力（磅/吋²，绝对）

r＝孔口两边的压力比值（无量纲）

W＝通过测量装置的质量流量（每天桶冷水当量蒸汽，bspd-cwe）

X＝节流阀上游无漏损蒸汽纯度（小数）

m＝节流阀上游测出的蒸汽纯度（小数）

Y＝蒸汽气体膨胀系数（无量纲）

φ＝孔口两边的压差（水柱，吋）

ν_p＝饱和水的比容，压力为P（呎³/磅质量）

ν_g＝饱和蒸汽的比容，压力为P（呎³/磅质量）

γ＝比相对热量（无量纲）

节流阀14方程（1）的导出

经过节流阀的临界流动Napier′方程，经由King和Crocker²修正，用于湿蒸汽时为

$G^{*}\mathrm{=\; 2.057}\frac{P}{X^{\mathrm{0.\; 5}}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots \dots \dots (1)}$

其中G^＊是节流阀14中的临界质量速度，P是节流阀上游在压力表23处的绝对压力，而X是节流阀上游的蒸汽纯度。变换这一方程以得出用BSPD-CWE表示的蒸汽质量流量，得到：

$\mathrm{W\; =\; 2.767}\frac{C^{2}P}{X^{\mathrm{0.\; 5}}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots \dots \dots （2）}$

其中C是节流阀孔径，W是湿蒸汽的质量流量。这一方程可以推广用于回归分析数据，成为

$\mathrm{W\; =\; a}\frac{C^{2}P}{X^b}\mathrm{\dots \dots \dots \dots \dots \dots （3）}$

其中a和b是根据现场数据确定的经验常数。

孔板17方程的导出

方程（3）作为节流阀入口27上游处压力和蒸汽纯度的函数给出经过节流阀14的质量流量。同样，也需要把经过孔板17的质量流量表述成孔板两边压力落差以及蒸汽纯度的函数。用于流经边缘锐利孔口的湿蒸汽流动的James方程可以表述为

$\mathrm{W\; =}\frac{{\mathrm{24.65Cod}}^{2}Y}{{\mathrm{〔\; 1\; -\; (d/D)}}^4{〕}^{\mathrm{0.\; 5}}}(\frac{\phi }{X^{\mathrm{1\; .\; 5}}{\mathrm{(\upsilon }}_P{\mathrm{-\; \upsilon }}_g{\mathrm{)\; +\; \upsilon }}_P}{)}^{\mathrm{0.\; 5}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots (4)}$

在此方程中，C_o是流量系数;d是孔板的直径;Y是气体膨胀系数;φ是压差;D是仪器导管的内径;X是蒸汽纯度;ν_p和ν_g是压力为P时饱和水和饱和蒸汽的比容。

对于大于10%的蒸汽纯度，水的比容ν_p较蒸汽的比容为小，因而，如果把仪器的工作范围局限于测定从10%到100%的蒸汽 纯度，水的比容即可忽略不计。对于蒸汽，已经确定;在100和1000磅/吋²（绝对）之间的压力下，蒸汽的比容可以按下式确定，即

${\upsilon }_g=\frac{O_1}{P^{\mathrm{c\; 2}}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots (5)}$

其中C₁C₂P（磅/吋²，绝对）

376.204    0.9640    100-300

486.340    1.0090    300-700

783.514    1.0817    700-1000

把方程（5）代入方程（4），并假定ν_p同ν_g相比较f₁，得出

$\mathrm{W\; =}\frac{{\mathrm{24.65\; Cod}}^{2}Y}{C_1{\mathrm{(\; 1\; -\; (d\; /\; D\; )}}^4{)}^{\mathrm{0.\; 5}}}(\frac{{\mathrm{\phi \; P}}^{\mathrm{c\; 2}}}{X^{\mathrm{1.\; 5}}}{)}^{\mathrm{0.\; 5}}\mathrm{\dots \dots (6)}$

这一方程表明压力在100和1000磅/吋²（绝对）之间、而蒸汽纯度在10%和100%之间时，通过边缘锐利孔口的质量流量。采用适当的C₁和C₂的表达式，可以写出用于较高压力范围的方程（6）。现在，我们有了两个简单的代数式方程（3）说明经过节流阀14质量流量和蒸汽纯度的关系，方程（6）说明经过孔板17二者的关系。

方程的联立求解

把方程（3）代入方程（6），并解出蒸汽纯度，则得出经过测量装置的蒸汽其纯度的表达式如下：

$\mathrm{X\; =\; (}\frac{{\mathrm{607.62\; \upsilon o}}^2{\mathrm{(d\; /c)}}^4{Y}^2\phi }{C_1{a}^2{\mathrm{〔\; 1\; -\; (d\; /D\; )}}^4{\mathrm{〕\; P}}^2{\mathrm{-\; c}}^2}{)}^{\frac{1}{\mathrm{1.\; 5-\; 2\; b}}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots (7)}$

其中a和b由实验确定。

蒸汽在通过孔板17时要作绝热膨胀，气体膨胀系数Y是针对蒸汽压缩性的校正系数。可以根据James³提出的公式确定气体膨胀系数：

$\mathrm{Y\; =}\sqrt{\gamma {}^{\mathrm{2\; /\; \gamma }}(\frac{\gamma }{\mathrm{\gamma \; -\; 1}}\mathrm{)\; (}\frac{{\mathrm{1\; -\; \gamma }}^{\frac{\mathrm{\gamma \; -\; 1}}{\gamma }}}{\mathrm{1\; -\; \gamma }}\mathrm{)\; (}\frac{{\mathrm{1\; -\; (d\; /D\; )}}^4}{{\mathrm{1\; -\; (d\; /\; D\; )}}^4{\gamma }^{\mathrm{2\; /\; \gamma }}}})$

其中

γ＝（1+ (φ)/(27.692P) ）^-1

其中

γ＝1.3

现场试验说明设备与过程

图1表明用于2吋蒸汽管线中的仪器导管的示意图，蒸汽管线出自用于现场试验的每小时5.8百万英热单位Baker-Clayton蒸汽发生炉。仪器导管由一根Daniels合金M30RW制成的2吋仪器套管组成，在1/8吋厚的、边缘锐利的一吋Daniels合金孔板的上游是串联的导流叶片。在与孔板连接的法兰下游是一部临界流动节流阀总装，其中装有孔径从21/64至44/64吋的可更换的流通汽咀。在孔板和节流阀之间，绝对压力是用ITT    Bartan    6005型压力传送器测定的，而孔板两边的压差则是用ITT    Barton    600/型压差传送器测定的。仪器导管中孔板和导流叶片的定位都根据α吋仪器导管A.G.A管系安装规范。

总共计划了20个测试点，包含从200到800 BSPD-CWE的各种蒸汽质量流量。对每一蒸汽流量，采用20%、40%、60%和80%的蒸汽纯度。假定节流阀上游压力为500磅/吋²（绝对），规定节流阀汽咀的大小以达到这些流量和纯度值。一且采用正排量泵确定了通过发生炉的进水流量，就可以调整发生炉的燃料供给速度以获得给定的蒸汽纯度。使用一台轻便的Myron L或deluxe 532型导电系数测定仪测定进入发生炉的进水的导电系数C_f和凝结蒸汽的导电系数C_S。根据这些测量结果，自发生炉排出的蒸汽其纯度可按下式确定：

Xm＝1-Cf/C_S……（8）

出自发生炉的蒸汽纯度也可通过测定进入发生炉的进水质量流量和发生炉排放管线中孔板两边的静力压差来加以确定。对于已测出的经过孔板的某一质量流量，利用James方程计算出基准蒸汽纯度。随 后把出自孔板/节流阀装置的测算出的蒸汽纯度同这一基准蒸汽纯度加以对比。

试验数据

在一项演示所述方法的试验中，总共取了29个测试点。由于取点时发生炉不稳定，取消了其中的11个点。余下的110个数据点示于表1。在每一测试点所记录下来的数据为汽咀直径、孔板和节流阀之间的压力、出自孔板的标定蒸汽纯度和测出的流量、进水体积流量、孔口直径和孔板两边的压差。在整个试验过程中采用1吋、1.1.5吋和1.5吋的孔板尺寸。

蒸汽发生炉的不稳定性是由于排放压力和进水速度出现很大的波动而被检测出来的。这些波动可能是由发生炉中不良的燃烧、出乎意料的低背压，或者正排量进水泵缺乏缓冲措施而引起的。

表2

测出的和测算的蒸汽纯度和流量

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    纯度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

1    29.5    31.9    216    211

2    31.1    31.2    209    215

3    49.0    40.0    187    220

4    76.2    59.5    194    231

5    21.9    28.3    297    255

6    20.8    25.4    298    269

7    46.3    43.8    298    315

8    47.5    43.8    297    319

9    69.4    59.6    304    338

10    65.9    60.6    310    328

11    79.4    70.6    305    329

12    73.3    66.9    315    334

13    20.1    22.5    372    257

14    60.6    50.8    406    462

15    62.1    50.9    406    470

16    60.8    50.8    406    464

17    76.5    61.3    415    484

18    76.4    62.6    416    477

19    75.7    62.8    417    474

20    14.9    22.0    517    421

表2（续）

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    纯度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

21    39.5    43.9    508    479

22    38.5    43.9    510    472

23    19.5    23.2    590    559

24    17.8    21.1    603    510

25    37.7    40.5    590    571

26    36.7    39.0    593    580

27    15.4    20.7    225    196

28    19.5    22.8    203    191

29    36.0    37.0    195    195

30    56.4    56.7    214    213

31    18.0    23.0    271    237

32    19.3    25.0    268    231

33    35.5    45.1    321    275

34    35.2    44.0    321    278

35    60.4    57.4    287    298

36    63.0    58.0    284    301

37    18.2    29.4    407    300

38    17.4    27.6    393    294

39    43.1    46.7    404    385

40    45.0    49.2    398    376

表2（续）

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    纯度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

41    58.9    64.9    400    372

42    58.5    64.2    402    374

43    85.5    82.3    401    406

44    87.6    82.4    398    410

45    17.8    26.0    615    495

46    18.1    25.6    614    504

47    47.9    57.5    591    519

48    48.1    59.8    591    507

49    58.5    71.1    600    518

50    59.0    71.2    597    519

51    79.0    83.5    608    576

52    78.8    83.1    610    578

53    20.6    23.4    692    665

54    20.2    23.4    693    659

55    41.7    48.2    700    638

56    40.7    47.0    701    640

57    57.5    65.7    702    635

58    57.4    65.0    702    640

59    76.0    80.7    696    658

60    75.9    80.0    698    663

表2（续）

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    纯度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

61    22.4    24.6    796    769

62    22.6    25.0    798    768

63    40.7    42.5    792    775

64    40.5    42.7    798    776

65    58.8    58.3    797    802

66    60.3    59.1    797    808

67    41.9    35.6    196    225

68    24.1    30.5    319    280

69    34.3    40.2    316    289

70    40.3    42.3    292    286

71    57.9    60.9    326    314

72    74.1    77.1    320    308

73    73.9    74.2    320    315

74    19.8    22.7    391    371

75    18.3    22.8    405    364

76    39.9    37.1    422    454

77    38.2    37.0    426    446

78    23.5    28.4    487    442

79    24.2    28.5    483    446

80    41.6    43.7    499    488

表2（续）

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    流度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

81    42.1    45.1    498    481

82    60.6    62.9    502    487

83    60.5    64.9    502    476

84    86.9    83.5    491    498

85    83.9    83.4    497    492

86    18.2    19.5    604    615

87    17.9    19.4    604    611

88    42.8    39.9    601    643

89    44.0    45.4    610    605

90    64.9    64.5    595    595

91    56.9    57.8    610    602

92    77.0    73.6    608    621

93    77.0    74.0    608    618

94    18.4    18.7    699    740

95    18.4    19.0    700    734

96    34.6    36.3    699    693

97    36.9    37.6    698    705

98    39.6    39.7    693    705

99    63.9    68.4    698    660

100    63.1    68.5    703    658

表2（续）

测出的蒸汽    测算的蒸汽    测出的流量    测算的流量

编号

纯度（%）    纯度（%）    （Bspd-cwe）    （Bspd-cwe）

101    79.8    84.3    694    657

102    80.1    85.5    694    652

103    19.6    19.2    803    860

104    19.4    18.9    804    862

105    38.9    38.5    794    811

106    39.1    39.0    796    808

107    58.1    58.7    803    797

108    58.9    59.9    802    792

109    68.5    68.0    784    784

110    68.4    67.9    785    785

试验结果的讨论

采用图3表1中的数据，方程（3）的指数量小二乘分析给出以下经验常数：

a＝2.5253……（9a）

以及

b＝0.466……（9b）

图3表明按照试验数据和使用这两个常数的方程（3）作出的、临界质量流量除以压力和节流阀孔径的平方同测出的蒸汽纯度之间的函数关系曲线。利用方程（9a）和（9b），对表1中每一测试点解方度（7）以求出孔板流排量系数Co，从而得出平均流量系数为

Co＝0.60……（10）

因而，蒸汽纯度和质量流量的最终经验方程是

$\mathrm{X\; =\; (}\frac{{\mathrm{95.28Co}}^2{\mathrm{(d\; /c)}}^4{Y}^2\phi }{C_1{\mathrm{〔\; 1\; -\; (d\; /D\; )}}^4{\mathrm{〕\; P}}^2{\mathrm{-\; c}}^2}{)}^{\mathrm{1.7606}}\mathrm{\dots \dots (11)}$

以及

$\mathrm{W\; =\; 2.5253}\frac{C^{2}P}{X^{\mathrm{0.466}}}\mathrm{\dots \dots \dots \dots (12)}$

其中P在300和800磅/吋²（绝对）之间，X在15%和8888%之间。

表2表明在每一测试点测出的蒸汽纯度和质量流量同利用上述各方程所得测算数值的对比关系。平均蒸汽纯度编差为±4.6纯度点，或者平均百分误差为12.6%。平均质量流量编差为±31.9 BSPD-CWE，或者平均百分误差为8.7%图3和图4表明在测试点测出的同测算的蒸汽纯度和蒸汽质量流量之间的关系。

可以理解，尽管在不偏离本发明的精神和专业领域的情况下对本发明可以作出某些修正和变更，但是唯有在所附权利要求中指出的那些限制还应当加上。

Claims (3)

1、一种仪器，用于测定流经某一管道加压蒸汽的纯度和质量流量，其特征是包括：

一个节流阀件，在所述管道中具有某一直径的流动通道以限制管道中的蒸汽流动，使之成为临界流动；

一块孔板，在所述管道中安置在所述节流阀件的上游以限定一段中间通道，并具有贯穿孔板的某一孔径；

所述孔板两边压差的测量装置；

所述中间通道中蒸汽压力的测量装置；

按照所述孔板两边压差和所述中间通道中压力测定所述管道中蒸汽平均流量和纯度的装置，

其中平均流量和蒸汽纯度由以下公式确定：

$\mathrm{X\; =\; (}\frac{{\mathrm{95.28Co}}^2{\mathrm{(d/c)}}^4{Y}^2\phi }{C_1{\mathrm{〔\; 1\; -d/D\; )}}^4{\mathrm{〕\; P}}^{\mathrm{2\; -\; c\; 2}}}{)}^{\mathrm{1.7606}}$

以及

$\mathrm{W\; =\; 2.5253}\frac{C^{2}P}{X^{\mathrm{0.466}}}$

其中

W=通过测量装置的质量流量(每天桶冷水当量蒸汽BSPD-CWE)

Co=孔板的流量系数

d=孔板直径(英寸)

c=节流阀孔径(英寸)

Y=蒸汽气体膨胀系数

φ=孔板两边的压差(水柱，英寸)

D=仪器导管的内径(英寸)

P=节流阀上游的绝对压力(磅/英寸²，绝对)

X=节流阀上游的蒸汽纯度

2、如权利要求1所述的仪器，其特征是：包括所述孔板上游所述管道中的蒸汽流动控制装置，此装置是可调节的，以便控制所述孔板上游的蒸汽流量。

3、行经一条导管的加压蒸汽纯度和质量流量的测定方法，此导管包括具有尺寸适是的一条受限通道的节流阀，以使加压蒸汽获得临界流动特性;其特征在于此方法包括的步骤：

在所述导管中节流阀上游设置一块孔板在其间限定一段空间;

在所述导管中所述孔板和节流阀之间的空间测定第一个压力值;

为指示所述孔板两边的压差测定第二个压力值;以及

计算作为所述第一和第二压力值的函数的所述质量流量和所述蒸汽纯度。

其中所述计算步骤是通过应用以下方程而实现的：

$\mathrm{X\; =\; (}\frac{{\mathrm{95.28Co}}^2{\mathrm{(d/c)}}^4{Y}^2\phi }{C_1{\mathrm{〔\; 1\; -d/D\; )}}^4{\mathrm{〕\; P}}^{\mathrm{2\; -\; c\; 2}}}{)}^{\mathrm{1.7606}}$

以及

$\mathrm{W\; =\; 2.5253}\frac{C^{2}P}{X^{\mathrm{0.466}}}$

其中

X是蒸汽纯度

W是质量流量

Co＝孔板的流量系数

d＝孔板的直径（英寸）

d＝节流阀（英寸）

Y＝蒸汽气体膨胀系数

φ＝孔板两边的压差（水柱，英寸）

D＝仪器导管的内径（英寸）

P＝节流阀上游的绝对压力（磅/英寸²，绝对）

X＝节流阀上游的蒸汽纯度

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