CN104111271B - 一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，包括圆柱形横向摆放的船用蒸汽蓄热器筒体，内部下方安装有的水空间放汽集箱，水空间放汽集箱通过充汽管路与外部的旁通管路相连，船用蒸汽蓄热器筒体外部上方设有三个传感器、放汽管路，2个多点热电偶一端置于船用蒸汽蓄热器筒体内部，另一端伸出船用蒸汽蓄热器筒体并分别通过信号线连接外部的数据采集仪，其中一个热电偶置于水空间放汽集箱旁，另一个远离水空间放汽集箱，蒸汽蓄热器筒体上还设有水位计，蒸汽蓄热器筒体底部设有排水管路和排污管路，蒸汽蓄热器筒体还连接有补水管路。本发明的有益效果是装置简单，通过该装置可以更加方便、真实地呈现蓄热器内的温度分布情况。

Description

一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置

技术领域

本发明属于蒸汽蓄热器技术领域，涉及一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置。

背景技术

船用蒸汽蓄热器是航空母舰上蒸汽弹射系统的重要部件之一，具有充、放汽时间短，瞬时蒸汽产量大等特点，它是实现较大供汽能力向极大供汽能力转换的关键设备，它的应用不仅优化了锅炉的容量，同时缓解了负荷扰动对于锅炉的影响，提高船舶的机动性。

船用蒸汽蓄热器的充汽过程是一种充热蒸汽与蓄热器内低温饱和水混合并进行强制对流换热的热力过程，该混合过程能否充分、迅速的进行，直接影响到其内部温度分布的不均匀性，进而对充汽性能产生影响。如果混合不充分，则未凝结蒸汽量将大大增加，使得汽空间压力迅速上升至规定值，充汽过程很快结束，但此时蓄热器内的整个水部由于温度分布不均匀而仍处于过冷状态，很可能造成蒸汽蓄热器所储存的能量不能满足弹射的用汽需求，使得舰载机不能够在有限的甲板距离内加速起飞，这将严重限制航空母舰在战时的战力输送能力。同时，船用蒸汽蓄热器的放汽过程是一个降压自蒸发过程，产生蒸汽的速率以及蒸汽的品质直接关系到弹射过程能否顺利进行，而放汽过程中，水空间汽化核心的存在、汽泡的生成与逸出也会形成水空间的温度不均匀分布。鉴于船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性分布对于保证弹射装置高效、安全、稳定地运行具有重要意义，发明了一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，解决了由于船用蒸汽蓄热器内部温度分布不均匀，现有的设备不能真实测量反应内部温度情况，且现有测量设备结构复杂的问题。

本发明所采用的技术方案是包括船用蒸汽蓄热器筒体，船用蒸汽蓄热器筒体横向摆放，船用蒸汽蓄热器筒体内部下方安装有的水空间放汽集箱，水空间放汽集箱与充汽管路相连，船用蒸汽蓄热器筒体外部上方设有第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，船用蒸汽蓄热器筒体上方还设有放汽管路，可将蒸汽蓄热器筒体内产生的蒸汽排出，第一多点热电偶和第二多点热电偶一端置于船用蒸汽蓄热器筒体内部，另一端伸出船用蒸汽蓄热器筒体并分别通过信号线连接外部的数据采集仪，采集和记录热电偶的测量结果，第一多点热电偶伸入的一端置于水空间放汽集箱旁，第二多点热电偶伸入的一端远离水空间放汽集箱，水空间放汽集箱上设有多个喷汽嘴，水空间放汽集箱置于蒸汽蓄热器筒体内部的蓄水中，第一多点热电偶和第二多点热电偶的一部分置于蒸汽蓄热器筒体内部的蓄水中，蒸汽蓄热器筒体上还设有水位计，可观察到内部水位情况，蒸汽蓄热器筒体底部设有排水管路和排污管路，可将内部的水排出，蒸汽蓄热器筒体还连接有补水管路。

进一步，所述第一压力传感器位于充汽管路进入船用蒸汽蓄热器筒体的一端，第二压力传感器位于置于船用蒸汽蓄热器筒体中部的放汽管路旁，第三压力传感器位于第一多点热电偶和第二多点热电偶之间。

进一步，所述第一多点热电偶与船用蒸汽蓄热器筒体中心径向截面距离205mm处和船用蒸汽蓄热器筒体中心轴向竖直截面164mm的位置，所述第二多点热电偶距离船用蒸汽蓄热器筒体中心径向截面718mm的位置。

进一步，所述第一多点热电偶和第二多点热电偶上均设置有10个温度传感器、第一多点热电偶与第二多点热电偶上的10个温度传感器高度一一对应一致。

进一步，所述第一多点热电偶和第二多点热电偶上的10个温度传感器均采用不均匀布置的原则，下部设置的7个温度传感器间距为50mm，上部设置的3个温度传感器间距为100mm，下部最上面的温度传感器和上部最下面的温度传感器间距为140mm。

进一步，所述船用蒸汽蓄热器筒体筒径为800mm，下部7个温度传感器用以测量水中不同高度的温度，上部的3个温度传感器用以测量汽空间不同高度的温度。

进一步，所述的第一多点热电偶与第二多点热电偶管壳直径为6.35mm。

本发明的有益效果是装置简单，通过该装置可以更加方便、真实地呈现船用蒸汽蓄热器内的温度分布情况。

附图说明

图1是船用蒸汽蓄热器实验装置及测量装置图；

图2是第一多点热电偶的位置布置图；

图3是第二多点热电偶的位置布置图。

图中，1.船用蒸汽蓄热器筒体，2.充汽管路，3.旁通管路，4.第一压力传感器，5.第二压力传感器，6.放汽管路，7.第一多点热电偶，8.第三压力传感器，9.第二多点热电偶，10.水位计，11.数据采集仪，12.水空间放汽集箱，13.排水管路，14.排污管路，15.补水管路，16.温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的目的在于提供一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，该装置在保证对充、放汽过程中蒸汽蓄热器内流场、温度场影响最小的基础上，能够测量船用蒸汽蓄热器内温度场的不均匀性分布，并量化温度不均匀性的程度。

本发明如图1所示，包括船用蒸汽蓄热器筒体1，船用蒸汽蓄热器筒体1横向摆放，船用蒸汽蓄热器筒体1内部下方安装有的水空间放汽集箱12，水空间放汽集箱12与充汽管路2相连，船用蒸汽蓄热器筒体1外部上方设有第一压力传感器4、第二压力传感器5和第三压力传感器8，船用蒸汽蓄热器筒体1上方还设有放汽管路6，可将蒸汽蓄热器筒体1内产生的蒸汽排出，第一多点热电偶7和第二多点热电偶9一端置于船用蒸汽蓄热器筒体1内部，另一端伸出船用蒸汽蓄热器筒体1并分别通过信号线连接外部的数据采集仪11，采集和记录热电偶的测量结果，第一多点热电偶7伸入的一端置于水空间放汽集箱12旁，第二多点热电偶9伸入的一端远离水空间放汽集箱12，水空间放汽集箱12上设有多个喷汽嘴，水空间放汽集箱12置于蒸汽蓄热器筒体1内部的蓄水中，第一多点热电偶7和第二多点热电偶9的一部分置于蒸汽蓄热器筒体1内部的蓄水中，蒸汽蓄热器筒体1上还设有水位计10，可观察到内部水位情况，蒸汽蓄热器筒体1底部设有排水管路13和排污管路14，可将内部的水排出，蒸汽蓄热器筒体1还连接有补水管路15。

第一压力传感器4位于充汽管路2进入船用蒸汽蓄热器筒体1的一端，第二压力传感器5位于置于船用蒸汽蓄热器筒体1中部的放汽管路6旁，第三压力传感器8位于第一多点热电偶7和第二多点热电偶9之间。如图1、图2和图3所示，其中第一多点热电偶7与船用蒸汽蓄热器筒体1中心径向截面距离205mm处和船用蒸汽蓄热器筒体1中心轴向竖直截面164mm的位置，即在水空间放汽集箱12旁，第二多点热电偶9距离船用蒸汽蓄热器筒体1中心径向截面718mm的位置，即远离水空间放汽集箱12的位置。第一多点热电偶7和第二多点热电偶9上均设置有10个温度传感器16、第一多点热电偶7与第二多点热电偶9上的10个温度传感器16高度一一对应一致，用来测量船用蒸汽蓄热器筒体1内不同分层处工质的温度。第一多点热电偶7和第二多点热电偶9上的温度传感器16均采用不均匀布置的原则，下部设置的7个温度传感器16间距为50mm，上部设置的3个温度传感器16间距为100mm，下部最上面的温度传感器16和上部最下面的温度传感器16间距为140mm。船用蒸汽蓄热器筒体1筒径为800mm，内部的水位在400mm左右，下部7个温度传感器16用以测量水中不同高度的温度，上部的3个温度传感器16用以测量汽空间不同高度的温度。考虑所述的第一多点热电偶7与第二多点热电偶9会对船用蒸汽蓄热器1内的流场分布以及换热产生影响，因此选用管壳直径很小，均为6.35mm。

本发明的目的在于提供一种可以测量并且量化船用蒸汽蓄热器1内温度分布不均匀性程度的测量装置，通过该装置可以更加方便、真实地呈现蓄热器内的温度分布情况。

本发明的优势在于：

1、采用的第一多点热电偶7与第二多点热电偶9上均置有10个温度传感器16，与以往需要插入10个热电偶方法相比，本装置对蓄热器内部流场的影响更小，同时为了避免安装的多点热电偶对船用蒸汽蓄热器1内部的流场分布以及换热造成影响，本发明中采用的两个多点热电偶管壳直径很小，仅为6.35mm。

2、本发明中采用的第一多点热电偶7与第二多点热电偶9上的温度传感器16均采用不均匀布置的原则，这样的布置主要由于高温高压的过热蒸汽在充入船用蒸汽蓄热器1时首先进入水空间放汽集箱12，然后由水空间放汽集箱12上的喷嘴喷出与周围冷水进行换热，这就造成水空间的温度分布不均匀性更加强烈，而汽空间的温度分布不均匀性较弱，因此采用上述的不均匀布置方案。

3、本发明中采用的第一多点热电偶7与第二多点热电偶9分别测量船用蒸汽蓄热器1内靠近水空间放汽集箱12的温度分布及远离水空间放汽集箱12的温度分布，其中第一多点热电偶7与第二多点热电偶9上的10个温度传感器16一一对应，均处于同一水平面上，通过两个多点热电偶的测量结果的对比分析能够更加精确的得出船用蒸汽蓄热器1内的温度分布，避免由于一个热电偶测量结果的偶然性以及水空间放汽集箱12附近喷射的蒸汽对测量结果造成的影响，同时通过比对两个热电偶的测量结果可以得出水空间放汽集箱12轴向上的温度不均匀分布情况。

上述实施例并非是对本发明的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本领域的技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：包括船用蒸汽蓄热器筒体(1)，船用蒸汽蓄热器筒体(1)横向摆放，船用蒸汽蓄热器筒体(1)内部下方安装有的水空间放汽集箱(12)，水空间放汽集箱(12)与充汽管路(2)相连，船用蒸汽蓄热器筒体(1)外部上方设有第一压力传感器(4)、第二压力传感器(5)和第三压力传感器(8)，船用蒸汽蓄热器筒体(1)上方还设有放汽管路(6)，可将蒸汽蓄热器筒体(1)内产生的蒸汽排出，第一多点热电偶(7)和第二多点热电偶(9)一端置于船用蒸汽蓄热器筒体(1)内部，另一端伸出船用蒸汽蓄热器筒体(1)并分别通过信号线连接外部的数据采集仪(11)，采集和记录热电偶的测量结果，第一多点热电偶(7)伸入的一端置于水空间放汽集箱(12)旁，第二多点热电偶(9)伸入的一端远离水空间放汽集箱(12)，水空间放汽集箱(12)上设有多个喷汽嘴，水空间放汽集箱(12)置于蒸汽蓄热器筒体(1)内部的蓄水中，第一多点热电偶(7)和第二多点热电偶(9)的一部分置于蒸汽蓄热器筒体(1)内部的蓄水中，蒸汽蓄热器筒体(1)上还设有水位计(10)，可观察到内部水位情况，蒸汽蓄热器筒体(1)底部设有排水管路(13)和排污管路(14)，可将内部的水排出，蒸汽蓄热器筒体(1)还连接有补水管路(15)；

所述第一压力传感器(4)位于充汽管路(2)进入船用蒸汽蓄热器筒体(1)的一端，第二压力传感器(5)位于置于船用蒸汽蓄热器筒体(1)中部的放汽管路(6)旁，第三压力传感器(8)位于第一多点热电偶(7)和第二多点热电偶(9)之间。

2.按照权利要求1所述一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：所述第一多点热电偶(7)与船用蒸汽蓄热器筒体(1)中心径向截面距离205mm处和船用蒸汽蓄热器筒体(1)中心轴向竖直截面164mm的位置，所述第二多点热电偶(9)距离船用蒸汽蓄热器筒体(1)中心径向截面718mm的位置。

3.按照权利要求2所述一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：所述第一多点热电偶(7)和第二多点热电偶(9)上均设置有10个温度传感器(16)、第一多点热电偶(7)与第二多点热电偶(9)上的10个温度传感器(16)高度一一对应一致。

4.按照权利要求3所述一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：所述第一多点热电偶(7)和第二多点热电偶(9)上的温度传感器(16)均采用不均匀布置的原则，下部设置的7个温度传感器(16)间距为50mm，上部设置的3个温度传感器(16)间距为100mm，下部最上面的温度传感器(16)和上部最下面的温度传感器(16)间距为140mm。

5.按照权利要求1所述一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：所述船用蒸汽蓄热器筒体(1)筒径为800mm，下部7个温度传感器(16)用以测量水中不同高度的温度，上部的3个温度传感器(16)用以测量汽空间不同高度的温度。

6.按照权利要求1所述一种船用蒸汽蓄热器的温度不均匀性测量装置，其特征在于：所述的第一多点热电偶(7)与第二多点热电偶(9)管壳直径为6.35mm。