CN109404738B - 基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，通过分别上下对称地安装在管路内的各测量位置的上下两侧的各温度传感器测量管路内各测量位置的上下两侧的温度，得到管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线，再根据温度分布曲线分析管路的内部流型，然后根据管路的内部流型判断管路内是否可能发生凝结水击，如果管路的内部流型为弹状流，则可能发生凝结水击，否则不会发生凝结水击，在可能发生凝结水击的情况下进一步计算各测量位置上下两侧之间的温差，如果温差小于预设值，则不会发生凝结水击，否则会发生凝结水击，从而快速准确地对凝结水击的产生进行预测，弥补了现有技术对于凝结水击预测方法的不足。

Description

基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法
技术领域
本发明涉及流体管道技术领域，尤其涉及一种基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法。
背景技术
汽水两相流动广泛出现于各种工业领域中，但是流动过程中有可能发生严重的蒸汽凝结水击现象，例如核反应堆系统中的余热蒸汽排入过冷水过程中，当蒸汽质量流率较小时，蒸汽与水在管路内直接接触发生凝结，在管路内容易出现凝结水击现象；对于供热系统，蒸汽管网由于凝结会有冷凝水的存在，也很容易发生凝结水击现象。凝结水击是因为汽液两相在管路内流动时，由于流动不稳定会形成弹状流，由于汽液两相密度差相差巨大，因此凝结水击发生时，会导致剧烈的压力振荡，会冲击和破坏管路及管路中的相关设备，严重影响系统的安全运行。因此，预测以及抑制凝结水击的产生对于相关的工业应用具有重要的意义。
现有技术中对于管路内凝结水击的抑制方法较多，但是对于凝结水击的预测方法未见报道。所以快速准确地预测凝结水击的产生对于相关的工业安全生产具有重要的意义。
发明内容
本发明主要目的在于，提供一种基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，以弥补现有技术对于凝结水击预测能力的不足。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，所述管路内沿所述管路的长度方向间隔分布有若干测量位置，所述装置包括若干温度传感器；
所述若干温度传感器分别上下对称地安装在所述管路内的各测量位置的上下两侧，用于测量所述管路内各测量位置的上下两侧的温度；
所述方法包括：
利用所述装置中的各温度传感器测量所述管路内各测量位置的上下两侧的温度，得到所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线；
根据所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线分析所述管路的内部流型；
根据所述管路的内部流型判断所述管路内是否可能发生凝结水击，如果所述管路的内部流型为弹状流，则可能发生凝结水击，否则不会发生凝结水击；
当所述管路的内部流型为弹状流时，计算各测量位置上下两侧之间的温差，如果温差小于预设值，则不会发生凝结水击，否则会发生凝结水击。
进一步地，所述温度传感器为快速热电偶，响应频率不低于50Hz。
进一步地，相邻两个测量位置之间的间距小于所述管路内径的2倍。
进一步地，所述温度传感器的感应端紧贴所述管路的内壁。
进一步地，根据所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线分析所述管路的内部流型的方法为：
如果所述管路内上侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线中包括高温稳定段和低温波动段，且存在一个较高温度段夹在两个较低温度段之间的情况，则所述管路的内部流型为弹状流，否则所述管路的内部流型不为弹状流。
进一步地，所述预设值为20摄氏度。
与现有技术相比，本发明提供的基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，通过测量管路内各测量位置的上下两侧的温度，得到管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线，再根据温度分布曲线分析管路的内部流型，然后根据管路的内部流型判断管路内是否可能发生凝结水击，如果管路的内部流型为弹状流，则可能发生凝结水击，否则不会发生凝结水击，在可能发生凝结水击的情况下进一步计算各测量位置上下两侧之间的温差，如果温差小于预设值，则不会发生凝结水击，否则会发生凝结水击，从而快速准确地对凝结水击的产生进行预测，弥补了现有技术对于凝结水击预测方法的不足。
附图说明
图1为本发明基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法的原理示意图；
图2为本发明温度测量装置的结构示意图；
图3a为纯液相流动状态时管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线示意图；
图3b为分层流流动状态时管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线示意图；
图3c为波状流流动状态时管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线示意图；
图3d为弹状流流动状态时管路内上下两侧沿管路的长度方向的温度分布曲线示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供的基于温度测量装置预测管路1内凝结水击的方法，其中，管路1内沿管路1的长度方向间隔分布有若干测量位置，温度测量装置包括若干温度传感器2。
若干温度传感器2分别上下对称地安装在管路1内的各测量位置的上下两侧，用于测量管路1内各测量位置的上下两侧的温度。
利用上述装置预测管路1内凝结水击的方法包括：
步骤S1：利用装置中的各温度传感器2测量管路1内各测量位置的上下两侧的温度，得到管路1内上下两侧沿管路1的长度方向的温度分布曲线。
步骤S2：根据管路1内上下两侧沿管路1的长度方向的温度分布曲线分析管路1的内部流型。
由于仅仅管路1上侧会出现汽液两相状态，而且管路1内汽相的温度较高且几乎不变，而液相温度较低且由于加热的作用温度会处于波动的状态，在汽液两相区存在温度的骤变现象。因此可以根据管路1上侧不同位置的温度分布特征确定不同位置的流体状态，最终确定管路1内流型。
当管路1上侧温度分布如图3a所示时，管路1内上侧沿管路1的长度方向的温度波动较小，相邻两个位置的温度没有剧烈变化现象，此时管路1内上侧流体均为液体，即此时管路1内部流型为全液相。
当管路1上侧温度分布如图3b和图3c所示时，管路1内上侧沿管路1的长度方向的温度波动较大，含有高温稳定段和低温波动段(其中的高温和低温是相对而言，即高温稳定段的温度比低温波动段的温度高)，其中高温稳定段的流体为汽相而低温波动段的流体为液相，存在温度剧烈变化现象的位置表示此处为汽液两相转变区。图3b和图3c中不存在一个高温稳定段夹在两个低温波动段之间的情况，说明此时汽相流体没有被液相流体包裹，即此时管路1内部流型为分层流或者波状流。
当管路1上侧温度分布如图3d所示时，管路1内上侧沿管路1的长度方向的温度波动较大，含有高温稳定段和低温波动段，且存在一个高温稳定段夹在两个低温波动段之间的情况，说明此时管路1内存在汽相流体被液相流体包裹的现象，即此时管路1内部流型为弹状流。
图3a、图3b、图3c和图3d中坐标上方的矩形代表管路，内部为斜杠的部分代表液相流体，空白区域代表汽相流体。
根据前述原理归纳得到根据管路1内上下两侧沿管路1的长度方向的温度分布曲线分析管路1的内部流型的方法为：
如果管路1内上侧沿管路1的长度方向的温度分布曲线中包括高温稳定段和低温波动段，且存在一个较高温度段夹在两个较低温度段之间的情况，则管路1的内部流型为弹状流，否则管路1的内部流型不为弹状流。
步骤S3：根据管路1的内部流型判断管路1内是否可能发生凝结水击，如果管路1的内部流型为弹状流，则可能发生凝结水击，否则不会发生凝结水击。由于弹状流是产生凝结水击的必要条件，因此当管路1内部流型为图3a、图3b或图3c所示流型时，即管路1内部流型为全液相流、分层流或波状流三种流型时，管路1内不会有凝结水击发生，当管路1内部流型为弹状流时，管路1内可能发生凝结水击。
步骤S4：当管路1的内部流型为弹状流时，计算各测量位置上下两侧之间的温差，如果温差小于预设值，则不会发生凝结水击，否则会发生凝结水击。即如果各测量位置上下两侧之间的温差均小于预设值，则不会发生凝结水击，如果存在某测量位置上下两侧之间的温差不小于预设值，则会发生凝结水击。
当管路1的内部流型为弹状流时，还需要进一步结合管路1内上下侧汽液温差进行分析以判断管路1内是否会发生凝结水击。根据研究，当弹状流汽液温差(即各测量位置上下两侧之间的温差)低于某临界值(20摄氏度左右)时，不会有凝结水击的产生，否则会有凝结水击产生。因此，本实施例中可将上述预设值设为20摄氏度。
由于在凝结的作用下，弹状流形成后会快速溃灭，为了准确快速地确定管路1内流型，在上述装置中，温度传感器2为快速热电偶，响应频率不低于50Hz。
为了准确地捕捉到管路1内不同位置的流体状态分布进而分析得到管路1内流型，相邻两个测量位置之间的间距应小于管路1内径的2倍。
为了准确地得到流型为弹状流时管路1内上下侧汽液温差，温度传感器2应上下上下对称地布置在管路1内壁上，并且温度传感器2的感应端紧贴管路1的内壁。
上述实施例仅为优选实施例，并不用以限制本发明的保护范围，在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，所述管路内沿所述管路的长度方向间隔分布有若干测量位置，其特征在于，所述装置包括若干温度传感器；
所述若干温度传感器分别上下对称地安装在所述管路内的各测量位置的上下两侧，用于测量所述管路内各测量位置的上下两侧的温度；
所述方法包括：
利用所述装置中的各温度传感器测量所述管路内各测量位置的上下两侧的温度，得到所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线；
根据所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线分析所述管路的内部流型；
根据所述管路的内部流型判断所述管路内是否可能发生凝结水击，如果所述管路的内部流型为弹状流，则可能发生凝结水击，否则不会发生凝结水击；
当所述管路的内部流型为弹状流时，计算各测量位置上下两侧之间的温差，如果温差小于预设值，则不会发生凝结水击，否则会发生凝结水击；
根据所述管路内上下两侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线分析所述管路的内部流型的方法为：
如果所述管路内上侧沿所述管路的长度方向的温度分布曲线中包括高温稳定段和低温波动段，且存在一个较高温度段夹在两个较低温度段之间的情况，则所述管路的内部流型为弹状流，否则所述管路的内部流型不为弹状流；
所述管路仅上侧有汽液两相状态，根据管路上侧不同位置的温度分布特征确定不同位置的流体状态，最终确定管路内流型；其中，所述弹状流为管路内存在汽相流体被液相流体包裹的现象；
所述管路上侧的汽相温度较高且几乎不变，而液相温度较低且由于加热的作用温度会处于波动的状态；所述高温稳定段的流体为汽相，所述低温波动段的流体为液相；
相邻两个测量位置之间的间距小于所述管路内径的2倍。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度传感器为快速热电偶，响应频率不低于50Hz。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度传感器的感应端紧贴所述管路的内壁。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设值为20摄氏度。
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