Способ определения отношения усреднённых скоростей фаз и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усреднённому значению этого параметра по сечению потока при известных значениях массового расхода и степени сухости
METHOD OF DETERMINING RATIO OF AVERAGED PHASE VELOCITIES AND RATIO OF DYNAMIC RAREFACTION AT THE CONTROLLED POINT OF THE CROSS-SECTION OF THE FLOW OF WET STEAM TO AVERAGED VALUE OF THIS PARAMETER OVER THE FLOW CROSS-SECTION AT KNOWN VALUES OF MASS FLOW RATE AND DEGREE OF DRYNESS

Изобретение относится к технической физике, а именно к области определения отношения усредненных скоростей фаз, и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по сечению потока при известных значениях массового расхода и степени сухости, например, в паропроводе от парогенератора.
Уровень техники
Известна зависимость отношения скоростей фаз (S) в потоке влажного пара в функции от доли поперечного сечения занимаемого паровой фазой и параметра скольжения фаз:
где:  - параметр отношения скорости сплошной паровой фазы (ω'') к скорости дисперсной жидкой фазы (ω');
α - доля поперечного сечения потока занимаемая паровой фазой;
C - параметр скольжения фаз. В работе [Л. Тонг «Теплопередача при кипении и двухфазное течение», М.: Мир, 1969, -344 стр.] представлена эмпирическая формула, используемая для определения параметра скольжения фаз:
где:  - коэффициенты эмпирической зависимости параметра скольжения фаз (параметра Бенкова) от статического давления в паропроводе;
- статическое давление.
Прототипом изобретения является «Способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара...» по патенту на изобретение №2551386 RU, включающий:
измерение статического давления и динамического разрежения в точке поперечного сечения потока влажного пара с известными значениями массового расхода и степени сухости в двух режимах его течения при выполнении ограничивающих условий по статическому давлению и массовому расходу;
вычисление определяемых параметров по всем измеряемым и известным величинам.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «измерение статического давления, и динамического разрежения в точке поперечного сечения контролируемого потока».
Однако прототип обладает недостатками:
А. Для осуществления известного способа необходимы измерения в двух режимах течения контролируемого потока. Выбираемые режимы, при одинаковом статическом давлении, должны отличаться по массовому расходу. Это существенно усложняет возможность осуществления известного способа.
Сущность изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, является: способ определения отношения усредненных скоростей фаз, и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по сечению потока с известными значениями его массового расхода и степени сухости. При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:
А. Осуществление способа по измеряемым параметрам одного момента времени, в котором известны значения массового расхода и степени сухости контролируемого потока.
Указанный результат достигается тем, что, способ определения отношения усредненных скоростей фаз, и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по контролируемому сечению потока с известными значениями его массового расхода и степени сухости, включающий:
измерение статического давления, и динамического разрежения в точке поперечного сечения контролируемого потока;
включает:
измерение динамического напора в непосредственной близости от точки измерения динамического разрежения или, в точке с ней совпадающей;
вычисление отношения усредненных скоростей фаз и отношения динамического разрежения в точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по сечению потока.
Таким образом, задача изобретения решена.
Перечень фигур чертежей
Рис. 1. Схема устройства для осуществления способа определения отношения усредненных скоростей фаз, и отношения динамического разрежения в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по сечению потока с известными значениями его массового расхода и степени сухости.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Изобретение осуществляется с использованием устройства для определения параметров потока влажного пара, например, по патенту на изобретение №2521237, установленного в паропровод парогенератора.
Расчетная модель определения параметров пара, реализуемая этим устройством:
где:  - динамическое разрежение, перепад давления между приемником статического давления и приемником давления открытым в сторону движения потока в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара;
- динамический напор, перепад давления между приемником давления открытым навстречу потоку и приемником статического давления в контролируемой точке поперечного сечения потока влажного пара.
- коэффициент сигнала измерителя динамического разрежения;
- коэффициент сигнала измерителя динамического напора;
ω'' - скорость паровой фазы, усредненная по сечению потока;
ω' - скорость дисперсной жидкой фазы, усредненная по сечению потока;
р'' - плотность паровой фазы, функция статического давления
р' - плотность жидкой фазы, функция статического давления
α - доля сечения паропровода занимаемая паровой фазой.
В используемом устройстве для осуществления предлагаемого способа все приемники давления размещены в непосредственной близости один от другого - практически в одной «точке» поперечного сечения паропровода. Это обстоятельство позволяет решать задачу изобретения с использованием варианта расчетной модели, в которой  На этом основании уравнения расчетной математической модели (1б), (2б) могут быть представлены в следующей форме:
где: k - отношение динамического разрежения в точке поперечного сечения потока влажного пара к усредненному значению этого параметра по контролируемому сечению потока
S - отношение усредненных в сечении потока скоростей фаз
Уравнения (1), (2) содержат четыре неизвестные величины: α, ω'', S, k. Из которых α, ω'' являются прямые функции измеряемых параметров статического давления  динамического разрежения  и динамического напора
Параметры S и k являются отношением зависимых функций. Актуальность вычисления этих величин обуславливается необходимостью повышения точности определения текущих значений массового расхода, степени сухости и энтальпии пара в паропроводе парогенератора по измеряемым величинам статического давления  динамического разрежения  и динамического напора  на интервалах времени когда  и  недоступны для определения.
В паропроводах парогенераторов, при пусковых и наладочных работах, при изменении режимов эксплуатации, определяют по «специальным теплотехническим методикам» опорные значения массового расхода  и степени сухости
Известны так же и методы непрерывного определения степени сухости влажного пара в паропроводе парогенератора, например, способ по патенту на изобретение №2380694 RU. Время запаздывания определения степени сухости этим методом не более ~ 60 с.
Для моментов времени в которые известны значения  система уравнений (1), (2) может быть дополнена уравнениями (3), (4):
В этой системе четырех уравнений [(1), (2), (3), (4)]
- измеряемые величины; α, ω'', S, k - неизвестные величины.
Моменту измерения статического давления  перепадов давления  соответствуют опорные значения массового расхода и степени сухости:
Деля (2) на (1), из исходной системы четырех уравнений, получаем систему уравнений (5), (3), (4) с тремя неизвестными параметрами: α, ω'', S:
Подстановка а из (4), преобразует полученную систему трех уравнений в систему двух уравнений (5), (3) с двумя неизвестными S и ω'':
Из системы (5), (3) определяют S и ω'':
S=6,300002; ω''=46,7522 м/с.
Полученное значение ω'' используют для определения параметра k из уравнения (1):
В интервалах времени, когда отсутствует достоверная информация по текущим величинам опорного значения массового расхода  и степени сухости  могут быть использованы ранее определенные значения k и S. Это позволит вычислять текущие параметры массового расхода и степени сухости влажного пара устройствами реализующими известную расчетную модель для определения параметров влажного пара [уравнения (1), (2)].