CN109443444B - 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法 - Google Patents

利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109443444B
CN109443444B CN201811545317.8A CN201811545317A CN109443444B CN 109443444 B CN109443444 B CN 109443444B CN 201811545317 A CN201811545317 A CN 201811545317A CN 109443444 B CN109443444 B CN 109443444B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipeline
flow pattern
measuring
flow
water hammer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811545317.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109443444A (zh
Inventor
种道彤
王禄涛
严俊杰
赵全斌
陈伟雄
王进仕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201811545317.8A priority Critical patent/CN109443444B/zh
Publication of CN109443444A publication Critical patent/CN109443444A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109443444B publication Critical patent/CN109443444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法。在管路内沿管路的长度方向间隔分布有若干测量位置，装置包括若干流型测量设备和若干热电偶；若干流型测量设备分别安装在管路内的各测量位置处，用于测量管路内各测量位置的流型；若干热电偶分别上下对称地安装在管路内的各测量位置的上下两侧，用于测量管路内各测量位置上下两侧之间的温差。本发明的方法通过测量管路内不同位置处的流型以及温度来判断各位置是否会发生凝结水击，可以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

利用流型和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，尤其涉及一种利用流型和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，提供一种利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，以快速准确地预测凝结水击的产生。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用流型和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，所述装置包括若干流型测量设备和若干热电偶；
所述若干流型测量设备分别安装在所述管路内的各测量位置处，用于测量所述管路内各测量位置的流型；
所述若干热电偶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上下两侧之间的温差；
所述方法包括：
利用所述装置中的各流型测量设备测量所述管路内各测量位置的流型，并据此判断所述管路的内部流型，并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，如果检测到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，利用所述装置中的各热电偶测量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，所述流型测量设备为电容层析成像仪。
进一步地，所述流型测量设备的采样频率高于20Hz。
进一步地，所述管路包括若干段，各段之间通过法兰连接，所述流型测量设备为环形结构，且内径与所述管路相同，并通过所述法兰与所述管路连接。
进一步地，所述流型测量设备的数量不少于3个。
进一步地，所述热电偶的响应频率不低于20Hz。
进一步地，所述热电偶的数量不少于6个。
进一步地，所述热电偶的感应端紧贴所述管路的内壁。
进一步地，每个测量位置的上下两侧的两个热电偶均位于同一测量位置的流型测量设备的下游处。
与现有技术相比，本发明提供的利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法，在管路内沿管路的长度方向间隔分布有若干测量位置，装置包括若干流型测量设备和若干热电偶；若干流型测量设备分别安装在管路内的各测量位置处，用于测量管路内各测量位置的流型；若干热电偶分别上下对称地安装在管路内的各测量位置的上下两侧，用于测量管路内各测量位置上下两侧之间的温差。本发明的方法通过测量管路内不同位置处的流型以及温度来判断各位置是否会发生凝结水击，可以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为本发明预测管路内凝结水击的方法的原理示意图；
图2为本发明流型和温度测量装置的结构示意图；
图3a为管路内全液相流动状态示意图；
图3b表示管路内为汽液两相流动状态的示意图；
图4a为纯液相流动状态示意图，其中三幅图分别表示沿管路长度方向的3个流型测量设备的测量结果；
图4b为分层流流动状态示意图，其中三幅图分别表示沿管路长度方向的3个流型测量设备的测量结果；
图4c为波状流流动状态示意图，其中三幅图分别表示沿管路长度方向的3个流型测量设备的测量结果；
图5为弹状流流动状态示意图，其中三幅图分别表示沿管路长度方向3个流型测量设备的测量结果。
附图标记：1-管路；2-流型测量设备；3-法兰；4-热电偶。
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流型和温度测量装置，用于预测管路1内凝结水击，管路1内沿管路1的长度方向间隔分布有若干测量位置，装置包括若干流型测量设备2和若干热电偶4。
若干流型测量设备2分别安装在管路1内的各测量位置处，用于测量管路1内各测量位置的流型。若干热电偶4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内各测量位置上下两侧之间的温差。
参考图1原理，利用上述装置预测管路1内凝结水击的方法如下：
步骤1：利用装置中的各流型测量设备2测量管路1内各测量位置的流型，并据此判断管路1的内部流型，并根据管路1的内部流型判断管路1内是否可能发生凝结水击，如果检测到管路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。具体来说，由于流型测量设备2可以直接获得管路1内某截面的流型，因此可以根据流型测量设备2测得的不同位置处流型直接分析得到管路1的内部流型。图3a为管路内全液相流动状态示意图，图3b表示管路内为汽液两相流动状态的示意图，附图中斜杠代表液相，
Figure BDA0001909193420000041
代表气相。例如当管路1内汽液流动状态为图4a、图4b或图4c所示的状态时，表明管路1的内部流型为纯液相流型、分层流或者波状流，当管路1内汽液流动状态为图5所示的状态时，表明管路1的内部流型为弹状流。由于弹状流是发生凝结水击事件的必要条件，因此可以根据管路1的内部流型判断是否会发生凝结水击。当管路1的内部流型为纯液相流动、分层流或波状流时，不会发生凝结水击，当管路1的内部流型为弹状流时，则有可能发生凝结水击。
当管路1的内部流型为弹状流时，利用装置中的各热电偶4测量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。当管路1的内部流型为弹状流时，需要进一步结合汽液温差(即各测量位置上下两侧之间的温差)分析。根据研究，当汽液温差小于某一预设值(20℃左右)时，管路内虽然会形成弹状流，但是水蒸气会缓慢地发生凝结，不会有凝结水击的产生，但是汽液温差会略微受到管路1结构等因素的影响，因此当弹状流汽液温差小于该预设值(20℃左右)时，不会有凝结水击的产生，否则会有凝结水击产生。具体操作时可设置该预设值为20摄氏度。
为了较准确地测量管路1的内部流型，可采用电容层析成像仪作为流型测量设备2。
由于在凝结的作用下，弹状流形成后会快速溃灭，且弹状流是判断凝结水击是否发生的重要依据，因此为了分析和对比不同测量位置处的流型，流型测量设备2的采样频率不能太低，流型测量设备2的采样频率最好高于20Hz。
管路1包括若干段，各段之间通过法兰3连接。为了将流型测量设备2与管路1较好地连接，保证良好的密封性，将流型测量设备2设计为环形结构，且内径与管路1相同，并通过法兰3与管路1连接。
为了准确地判断管路1内汽液两相流型进而判断凝结水击的发生，需要对多个测量位置的内部流型进行对比分析，因此至少设置三个测量位置，相应的，流型测量设备2的数量不得少于3个，以保证每个测量位置有一个流型测量设备2。为了准确地判断管路1的内部流型，管路1上的多个流型测量设备2的位置可根据实际工况进行调整。
由于在凝结的作用下，弹状流形成后会快速溃灭，因此为了得到不同测量位置的上下两侧之间的温差，各热电偶4的响应频率应不低于20Hz。在至少设置三个测量位置的前提下，热电偶4的数量不少于6个，确保每个测量位置的上下两侧各设置一个热电偶4。同时，为了准确测量管路1内各测量位置的上下两侧之间的温差，每个测量位置的上下两侧的两个热电偶4均位于同一测量位置的流型测量设备2的下游处，且各热电偶4的感应端应紧贴管路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 (8)

1.一种利用流型和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，所述装置包括若干流型测量设备和若干热电偶；
所述若干流型测量设备分别安装在所述管路内的各测量位置处，用于测量所述管路内各测量位置的流型；
所述若干热电偶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上下两侧之间的温差；
所述方法包括：
利用所述装置中的各流型测量设备测量所述管路内各测量位置的流型，并据此判断所述管路的内部流型，并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，如果检测到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，利用所述装置中的各热电偶测量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；
其中，每个测量位置的上下两侧的两个热电偶均位于同一测量位置的流型测量设备的下游处。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流型测量设备为电容层析成像仪。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述流型测量设备的采样频率高于20Hz。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述管路包括若干段，各段之间通过法兰连接，所述流型测量设备为环形结构，且内径与所述管路相同，并通过所述法兰与所述管路连接。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流型测量设备的数量不少于3个。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热电偶的响应频率不低于20Hz。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热电偶的数量不少于6个。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热电偶的感应端紧贴所述管路的内壁。
CN201811545317.8A 2018-12-17 2018-12-17 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法 Active CN109443444B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811545317.8A CN109443444B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811545317.8A CN109443444B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109443444A CN109443444A (zh) 2019-03-08
CN109443444B true CN109443444B (zh) 2020-03-31

Family

ID=65560139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811545317.8A Active CN109443444B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109443444B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344929A (zh) * 2000-09-26 2002-04-17 中国科学院力学研究所 用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪及监测方法
CN202274766U (zh) * 2011-10-31 2012-06-13 惠州中创化工有限责任公司 一种凝结水喷射管
CN203239318U (zh) * 2013-03-01 2013-10-16 中国石油天然气股份有限公司 一种水平井油水两相流量测量系统
CN104568375A (zh) * 2014-03-03 2015-04-29 中国石油大学(华东) 一种段塞流参数非介入测量装置及方法
CN204729832U (zh) * 2015-06-23 2015-10-28 胡晟玮 炼化装置冷凝回水自动调节流量的水击消除器
CN206656811U (zh) * 2016-06-29 2017-11-21 罗斯蒙特公司 具有改进的过程侵入件的过程流体温度测量系统
CN108225725A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 山东大学 一种水击试验系统与试验方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1819898A4 (en) * 2004-12-06 2009-07-29 Baker Hughes Inc METHOD AND DEVICE FOR AVOIDING PROBLEM FLOW IN PIPES
WO2017081695A1 (en) * 2015-11-09 2017-05-18 Secretary, Department Of Atomic Energy A process for suppressing condensation induced water hammer (ciwh).

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344929A (zh) * 2000-09-26 2002-04-17 中国科学院力学研究所 用于气/液两相管流监测的电阻层析成象仪及监测方法
CN202274766U (zh) * 2011-10-31 2012-06-13 惠州中创化工有限责任公司 一种凝结水喷射管
CN203239318U (zh) * 2013-03-01 2013-10-16 中国石油天然气股份有限公司 一种水平井油水两相流量测量系统
CN104568375A (zh) * 2014-03-03 2015-04-29 中国石油大学(华东) 一种段塞流参数非介入测量装置及方法
CN204729832U (zh) * 2015-06-23 2015-10-28 胡晟玮 炼化装置冷凝回水自动调节流量的水击消除器
CN206656811U (zh) * 2016-06-29 2017-11-21 罗斯蒙特公司 具有改进的过程侵入件的过程流体温度测量系统
CN108225725A (zh) * 2017-12-18 2018-06-29 山东大学 一种水击试验系统与试验方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Experimental investigation on the phenomenon of steam condensation induced water hammer in a horizontal pipe;LutaoWang et al.;《EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE》;20180228;第91卷;第451-458页 *
在现有工业锅炉基础上发展热水锅炉――对《蒸汽锅炉不宜用作热水采暖》的商榷;董祖康;《动力工程》;19820615(第03期);第58-62页 *
核反应堆余热排出过程凝结水击现象实验研究;王禄涛等;《核动力工程》;20180415;第39卷(第02期);第162-165页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109443444A (zh) 2019-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Experimental study on heat transfer of supercritical CO2 flowing in a mini tube under heating conditions
Garnier et al. Local measurements on flow boiling of refrigerant 12 in a vertical tube
Zhang et al. Study on identification method of heat transfer deterioration of supercritical fluids in vertically heated tubes
Tong et al. An experimental investigation of pure steam and steam–air mixtures condensation outside a vertical pin-fin tube
Tong et al. Experimental study of steam–air condensation over a vertically longitudinal finned tube
Abdulkadir et al. Two-phase air–water flow through a large diameter vertical 180o return bend
US10591361B2 (en) Early warning system for condensation induced hydraulic shock
He et al. Void fraction measurement of stratified gas-liquid flow based on multi-wire capacitance probe
CN102539325A (zh) 基于应变监测的焦碳塔结构损伤监测方法
Ming et al. Large-eddy simulation of thermal fatigue in a mixing tee
O'Donovan et al. Pressure drop analysis of steam condensation in air-cooled circular tube bundles
Xu et al. Experimental study on the effect of wall-subcooling on condensation heat transfer in the presence of noncondensable gases in a horizontal tube
Peng et al. Forced convective heat transfer of supercritical carbon dioxide in mini-channel under low mass fluxes
CN112284897A (zh) 核电机组蒸汽发生器传热管微振磨损损伤处理方法
Jaremkiewicz et al. Monitoring of transient thermal stresses in pressure components of steam boilers using an innovative technique for measuring the fluid temperature
CN109443444B (zh) 利用流型和温度测量装置预测管路内凝结水击的方法
CN109404738B (zh) 基于温度测量装置预测管路内凝结水击的方法
Chen et al. Critical heat flux of water in vertical annular channel with a short heated rod under low pressure and low flow conditions
CN102589824A (zh) 一种凝汽器漏空气检测方法
Zhang et al. A multi-dimensional dataset for two-phase instability in low pressure natural circulation based on direct transient local measurement
Mohanta et al. Experimental investigation of inverted annular film boiling in a rod bundle during reflood transient
KR101656672B1 (ko) 크리프와 감육을 고려한 보일러 튜브의 위험도 평가 방법
Jaddoa Experimental investigation of heat transfer of supercritical fluid flowing in a tube with twisted tape
Zhang et al. Flooding phenomenon of cryogenic liquids
CN110734781A (zh) 一种结焦速率检测判断方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant