Способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе
METHOD FOR DETERMINING DEGREE OF DRYNESS OF WET STEAM IN STEAM PIPE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области определения теплофизических параметров теплоносителя воды в двухфазном ее состоянии, а именно к области определения степени сухости влажного пара в паропроводах.
Уровень техники
Аналогом изобретения является способ определения степени сухости влажного пара по патенту на изобретение RU 2046328, включающий: измерение статического давления и периодический отбор пробы пара из паропровода; конденсацию отбираемой пробы в замкнутый объем воды, измерение температуры воды, вычисление.
Прототипом изобретения является «способ определения степени сухости влажного пара» по патенту на изобретение RU 2489709 (или RU 2535232), включающий: измерение статического давления и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с подводом тепла от внешнего источника; измерение давления и температуры пара на выходе проточного объема; измерение расхода отбираемой пробы пара; вычисление степени сухости в паропроводе по всем измеряемым величинам.
С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа: «измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя».
Недостатком прототипа является:
1. Отсутствует возможность осуществления известного способа без внешнего подвода тела к отбираемой пробе пара, и измерения ее расхода.
Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является «способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе», по параметру непрерывно отбираемой пробы пара без внешнего подвода тепла, и без измерения ее расхода, включающий:
измерение статического давления в паропроводе и непрерывный отбор пробы пара из паропровода; дросселирование отбираемой пробы в проточный объем с измерением давления и температуры пара на выходе из проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя;
включает:
тепловую изоляцию отбираемой пробы пара от точки ее отбора, до выхода из теплоизолированного проточного объема в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя;
определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, состояния отбираемой пробы пара: есть (адиабатический) перегрев или нет (адиабатического) перегрева;
если есть перегрев:
определение, по температуре и давлению на выходе из теплоизолированного проточного объема, энтальпии пробы пара,
определение, по статическому давлению в паропроводе и энтальпии пробы пара, степени сухости влажного пара в паропроводе;
если нет перегрева:
вычисление границы определения степени сухости влажного пара (в паропроводе) по его статическому давлению и энтальпии паровой фазы отбираемой пробы пара;
установку сигнала: степень сухости влажного пара в паропроводе ниже границы ее определения.
Таким образом, задача изобретения решена.
Перечень фигур чертежей
Фигура 1. Схема определения степени сухости влажного пара в паропроводе.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фигуре 1 показана схема устройства осуществляющего способ определения степени сухости влажного пара в паропроводе. Это устройство содержит:
паропровод 1;
узел отбора пробы пара 2 в паропроводе, окно - приемник пробы 3 и трубку отбора пробы 4;
измеритель статического давления в паропроводе 5;
узел дросселирования отбираемой пробы пара 6,
теплоизолированный проточный объем 7;
измеритель статического давления в проточном объеме 8;
измеритель температуры в проточном объеме 9;
контроллер 10;
вентиль (отключающая арматура) 11 на выходе из теплоизолированного проточного объема 7 в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя.
n
В соответствии с представленной (фиг. 1) схемой отбор пробы пара осуществляется через окно-приемник 3. При этом известно статическое давление в паропроводе, например  а также ему соответствующая температура насыщающих паров t=278,51°С. Отбираемая проба пара по теплоизолированной трубке 4 поступает на узел дросселирования 6 на входе в теплоизолированный проточный объем 7. Проточный объем 7, на его выходе, через вентиль 11 открыт в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя. В теплоизолированном проточном объеме 7 измеряют статическое давление (измерителями 8) и температуру (измерителями 9). В этом объеме осуществляется адиабатический процесс испарения жидкой фазы за счет внутренней энергии отбираемой пробы влажного пара, без теплообмена с внешней средой. Исходное для описания работы состояние: - вентиль 11 находится в открытом положении, а узел дросселирования 6 в закрытом.
Пример 1.
При некотором открытии узла дросселирования 6 установились равные измеренные значения на измерителях статического давления (8), например  для этого давления, например, по «таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара»:
- энтальпия пара (без перегрева) «на линии насыщения»
- температура пара (без перегрева) «на линии насыщения»
проб
- Измеренные значения температуры на измерителях (9), например t=140°С.
проб
проб
- Величина перегрева Δt по измеренному значению температуры t и «табличному» значению температуры пробы пара  на линии насыщения:  Есть перегрев!
От точки отбора пробы пара в сечении паропровода, до точки контроля в полости теплоизолированного проточного объема осуществляется адиабатический переход отбираемой из паропровода исходной двухфазной системы в однофазную перегретую систему, энтальпия которой однозначно определяется ее давлением и температурой. То есть энтальпия пара от точки ее отбора (влажный пар) до ее сброса в сообщающуюся с атмосферой линию возврата теплоносителя (перегретый пар) не изменяет своего значения:
паропров
проб
i=i;
где:
паропров
i - энтальпиями влажного пара в паропроводе;
пpoб
i - энтальпия отбираемой пробы пара.
проб
Измеренным значениям давления и температуры в теплоизолированном проточном объеме соответствует перегретое состояние пробы пара со значением энтальпии i=658 ккал/кг.
Известно уравнение энтальпии влажного пара в паропроводе:
где:
- энтальпия паровой фазы влажно пара в паропроводе;
- энтальпия жидкой фазы влажно пара в паропроводе;
χ - степень сухости влажного пара в паропроводе;
паропров
i- энтальпия влажного пара в паропроводе.
Из уравнения для энтальпии, определяют степень сухости влажного пара в паропроводе:
Пример 2.
- Измеренные значения статического давления в теплоизолированном проточном объеме измерителями (8)
проб
- Измеренные значения температуры на измерителях (9), например t=110°С.
проб
проб
- Величина перегрева Δt по измеренному значению температуры tи «табличному» значению температуры пробы пара  на линии насыщения:  Нет перегрева!
проб
- Определено состояние «нет перегрева» отбираемой пробы пара, при  на измерителях температуры (9), t=110°C параметры пара соответствуют сухому насыщенному состоянию (нижняя граница определения степени сухости):
- энтальпия паровой фазы отбираемой пробы пара из паропровода:
В таком случае определения состояния «нет перегрева» отбираемой пробы пара:
низ
- определяется нижняя граница определения степени сухости в паропроводе χ=0,944;
- устанавливается сигнал: «степень сухости ниже 0,944»,