CN201788135U - 湿蒸汽密度计 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种湿蒸汽密度计，用于测量湿蒸汽密度，它由前主流管(1)、压力计(2)、分相分流管(3)、节流器(4)、后主流管(5)、疏水器(6)、电导率计(7)、旁通管(8)和采集处理器(9)组成；前主流管(1)、分相分流管(3)和后主流管(5)依次固定连接并连通，前主流管(1)与后主流管(5)同管内径，分相分流管(3)的管内径大于前主流管(1)的管内径；旁通管(8)收集分相分流管(3)内的湿蒸汽饱和水并送至后主流管(5)内，其一端与分相分流管(3)的底部固定连接并连通，另外一端与后主流管(5)的底部固定连接并连通；采集处理器(9)通过采集压力计(2)所测的湿蒸汽压力、电导率计(7)所测的湿蒸汽饱和水的电导率，由内置的湿蒸汽密度数学模型，得出前主流管(1)内的湿蒸汽密度。本实用新型具有能测量湿蒸汽密度，且耐高温高压，测量精度高的特点。

Description

湿蒸汽密度计

一、所属技术领域

本发明涉及蒸汽物性测量的技术领域，是湿蒸汽密度计。

二、背景技术

由于水蒸气具有比热大和气液相变潜热大的特点，是一种常见的优质载能工质，在采油、炼油、化工、冶炼、火力发电、能源、动力、制药、食品加工、印染、造酒、造纸、卷烟等企业的生产过程中，被广泛使用。为了提高蒸汽转换与利用的技术性和经济性，就必须对蒸汽质量流量进行监测与控制。

我国现有53万台蒸汽锅炉之多，96％以上是饱和蒸汽锅炉。在饱和蒸汽锅炉出口、蒸汽输送管网和蒸汽用户处，蒸汽为气液两相流的湿蒸汽。由此数据分析可知，我国对湿蒸汽质量流量计的需求，其数量高达600万台之多。对气液两相流的质量流量测量，仍是国际难题，因为气液两相流的流态多变，有泡状流、塞状流、层状流、波状流、弹状流、环状流等，而且常随机变化，由此可见湿蒸汽的物性也是多变和随机的，这给湿蒸汽质量流量的测量带来了极大的困难。

要获知蒸汽的质量流量，就需要用流量计进行测量。国内外现有各种类型的流量计，如孔板流量计、喷管流量计、内锥流量计、均速管流量计、弯管流量计、叶轮流量计、靶式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计、射流流量计、超声波流量计、电磁流量计、科里奥利流量计、热式流量计等。对流体流量的计量，无论是对单组分液体、单组分气体、液体混合物、气体混合物、气液两相流或者气液多相流，需要计量的是流体的质量流量，而不是流体的体积流量。在许多情况下用体积流量计来代替质量流量计计量，就会引起很大的测量误差。在上述流量计中，只有科里奥利流量计和热式流量计是质量流量计，能够直接测量流体的质量流量，而其它的流量计则是体积流量计，只能测量流体的体积流量。即便是科里奥利流量计或者热式流量计，所能测量的也仅仅是单组分液体或者单组分气体的质量流量，或者是事先已知密度的液体混合物或者气体混合物的质量流量，在现有技术下，还不能测量湿蒸汽的质量流量。由此可知，现有技术的流量计还不能测量出湿蒸汽的质量流量，或者说这些流量计只有在湿蒸汽密度已知的条件下，才能得出蒸汽的质量流量。

国际上，现有中子密度计和伽玛射线密度计，可用于测量湿蒸汽的密度，然而这类仪器价格十分昂贵，且有潜在的辐射危害，因而难于在工业生产中广泛应用。

在现有技术条件下，要测量湿蒸汽的质量流量，其捷径就是先测量出湿蒸汽密度，再结合其他常规体积流量计，得出湿蒸汽的质量流量。为解决湿蒸汽质量流量的测量问题，转而就是解决湿蒸汽密度的测量问题，本发明提出了一种湿蒸汽密度计。

三、发明内容

本发明的技术方案是，通过设置外壁面与环境绝热的主流管和旁通管，对气液两相流的湿蒸汽进行分相剥离，剥离为仅在旁通管流通的液相饱和水、以及在主流管流通的气相干饱和蒸汽或者气液两相的湿蒸汽；利用旁通管实施剥离、收集和导通饱和水；由湿蒸汽压力、湿蒸汽温度、饱和水温度、饱和水电导率、产生湿蒸汽的原水电导率之间的相互关系式，建立湿蒸汽密度数学模型，求出待测的湿蒸汽密度。

本发明由前主流管、压力计、分相分流管、节流器、后主流管、疏水器、电导率计，旁通管和采集处理器组成；前主流管、分相分流管和后主流管依次固定连接并连通，前主流管与后主流管同管内径，而分相分流管的管内径大于前主流管的管内径；分相分流管采取扩容的措施对湿蒸汽进行分相分离；旁通管收集分相分流管内的湿蒸汽饱和水并送至后主流管内，其一端与分相分流管的底部固定连接并连通，另外一端与后主流管的底部固定连接并连通；采集处理器通过采集压力计所测的湿蒸汽压力、电导率计所测的湿蒸汽饱和水的电导率，由内置的湿蒸汽密度数学模型，得出前主流管内的湿蒸汽密度。在前主流管上安装有压力计，在后主流管内安装有节流器。沿着饱和水的流动方向，在旁通管上依次安装有电导率计和疏水器，且电导率计的高度低于疏水器的高度，而疏水器的高度又低于分相分流管的底部高度；疏水器仅对湿蒸汽中的饱和水导通、阻止蒸汽流通。节流器为一圆环板，圆环板的外径与后主流管的内直径相同；旁通管与后主流管的接口位于节流器之后；在前主流管、分相分流管、后主流管和旁通管的外壁面上均敷设有保温层。

本发明具有能测量湿蒸汽密度的功能，且耐高温高压，测量精度高的特点。

四、附图说明

图1是湿蒸汽密度计的结构示意图，其中：

1、前主流管        2、压力计      3、分相分流管

4、节流器          5、后主流管    6、疏水器

7、电导率计        8、旁通管      9、采集处理器

五、具体实施方式

实施例一

本实施例是一种湿蒸汽密度计，用于测量湿蒸汽的密度。

本发明由前主流管1、压力计2、分相分流管3、节流器4、后主流管5、疏水器6、电导率计7、旁通管8和采集处理器9组成，其中，前主流管1、分相分流管3和后主流管5为不锈钢管，依次固定焊接起来并连通，构成湿蒸汽主流管；前主流管1与后主流管5具有相同的管内径，均为50mm，分相分流管3的管内径大于前主流管1的管内径，为100mm。在待测的湿蒸汽管道上，截取与湿蒸汽主流管等长的一段，将湿蒸汽主流管替换被截取的这一段，并将其两端焊接在湿蒸汽管道上。旁通管8为20mm的不锈钢管，它收集分相分流管3内的湿蒸汽饱和水并送至后主流管5内，其一端与分相分流管3的底部焊接并连通，另外一端与后主流管5的底部焊接并连通；采集处理器9通过采集压力计2所测的湿蒸汽压力、电导率计7所测的湿蒸汽饱和水的电导率，由内置的湿蒸汽密度数学模型，得出前主流管1内的湿蒸汽密度。在前主流管1上安装有压力计2，在后主流管5内焊接有节流器4，节流器4为一个圆环板，圆环板的外径与后主流管5的内径相同，圆环板的内径为35mm；沿着饱和水的流动方向，在旁通管8上依次安装有电导率计7和疏水器6，且电导率计7的高度低于疏水器6的高度，而疏水器6的高度又低于分相分流管3的底部高度；旁通管8与后主流管5的接口位于节流器4之后；在前主流管1、分相分流管3、后主流管5和旁通管8的外壁面上均敷设有岩棉材料的保温层。

Claims (6)

1.一种湿蒸汽密度计，包括压力计(2)、疏水器(6)、电导率计(7)，其特征在于：还包括前主流管(1)、分相分流管(3)、节流器(4)、后主流管(5)、旁通管(8)和采集处理器(9)；前主流管(1)、分相分流管(3)和后主流管(5)依次固定连接并连通，前主流管(1)与后主流管(5)同管内径，而分相分流管(3)的管内径大于前主流管(1)的管内径；旁通管(8)收集分相分流管(3)内的湿蒸汽饱和水并送至后主流管(5)内，其一端与分相分流管(3)的底部固定连接并连通，另外一端与后主流管(5)的底部固定连接并连通；采集处理器(9)通过采集压力计(2)所测的湿蒸汽压力、电导率计(7)所测的湿蒸汽饱和水的电导率，由内置的湿蒸汽密度数学模型，得出前主流管(1)内的湿蒸汽密度。

2.如权利要求1所述的湿蒸汽密度计，其特征在于：在前主流管(1)上安装有压力计(2)，在后主流管(5)内安装有节流器(4)。

3.如权利要求1所述的湿蒸汽密度计，其特征在于：沿着饱和水的流动方向，在旁通管(8)上依次安装有电导率计(7)和疏水器(6)，且电导率计(7)的高度低于疏水器(6)的高度，而疏水器(6)的高度又低于分相分流管(3)的底部高度。

4.如权利要求1所述的湿蒸汽密度计，其特征在于：节流器(4)为一个圆环板，圆环板的外径与后主流管(5)的内径相同。

5.如权利要求1所述的湿蒸汽密度计，其特征在于：旁通管(8)与后主流管(5)的接口位于节流器(4)之后。

6.如权利要求1所述的湿蒸汽密度计，其特征在于：在前主流管(1)、分相分流管(3)、后主流管(5)和旁通管(8)的外壁面上均敷设有保温层。

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