[发明专利]一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种湿饱和蒸汽干度及流量一体化测量装置，其特征在于包括：旁路管道（13）、控制装置（10）、测湿电热器（11）、测流电热器（8）、基点温度测量装置（12）、饱和温度测量装置（9）、过热温度测量装置（7）、孔板流量计（1）、前端压力测量装置（15）和后端压力测量装置（3），测湿电热器（11）和测流电热器（8）顺序设置在旁路管道（13）内，基点温度测量装置（12）安装在测湿电热器（11）一侧，饱和温度测量装置（9）安装在测湿电热器（11）和测流电热器（8）之间，过热温度测量装置（7）安装在测流电热器（8）另一侧，旁路管道（13）并联到主管道上，孔板流量计（1）安装在主管道（2）内，前端压力测量装置（15）和后端压力测量装置（3）安装在孔板流量计（1）两侧。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：在旁路管道（13）的入口处安装有旁通入口阀（14)，旁通入口阀(14)的开度经控制装置（10）控制。

3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于：在旁路管道（13）的出口处安装有旁通出口阀（4）和放空阀（5），通过控制旁通出口阀（4）和放空阀（5）来维持旁路管道（13）湿饱和蒸汽干度和流量的正常测量。

4.根据权利要求1-3任一项所述的测量装置，其特征在于：测湿电热器（11）和测流电热器（8）置于与旁路管道（13）同心的位置，两个电热器的最近端相距80mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的测量装置，其特征在于：旁路管道（13）的直径选为主管道直径的1/10。

6.根据权利要求1-5任一项所述的测量装置，其特征在于：测湿电热器（11）和测流电热器（8）选用镍铬丝。

7.采用权利要求1-6任一项所述的测量装置测量全焓的方法，包括如下步骤：

1）通过基点温度测量装置（12）、饱和温度测量装置（9）和过热温度测量装置（7）测量旁路管道中a、b、c三点的介质温度，其中a点位于测湿电热器（11）一侧，b点位于测湿电热器（11）和测流电热器（8）之间，c点位于测流电热器（8）另一侧；

2）通过前端压力测量装置（15）和后端压力测量装置（3）测量孔板流量计（1）两侧的压力值；

3）通过a、b、c三点的温度查表得到这三点的相应热力学参数：

a点温度下干饱和蒸汽的焓ha″;

a点温度下饱和水的焓ha′;

a点温度下饱和水的气化潜热γ;

b点介质的焓h_b;

c点介质的焓h_c;

a点的饱和压力P_a ;

a点饱和蒸汽的比容v_a^″，;

b点过热蒸汽的比容v_b;

以及c点过热蒸汽的比容v_c;

4)根据公式（8）计算出a点的湿饱和蒸汽干度x:

x=[ h_b-                                                ( h_c-h_b)- h_a^′]/γ             (8)，

其中：

x ——a点湿饱和蒸汽的干度（kg/kg）;

h_a′——a点温度下饱和水的焓（kJ/kg）;

h_b——b点介质的焓（kJ/kg）;

h_c——c点介质的焓（kJ/kg）;

——测湿电加热器对介质的加热功率（kw）;

——测流电加热器对介质的加热功率（kw）;

γ——a点温度下饱和水的气化潜热（kJ/kg）;

5）根据公式（9）计算出旁路管道（13）中质量流量:

          G″=/( h_c-h_b)                            (9);

6）、根据公式（10）计算出主管道中的质量流量:

G′=  d²              (10) ,

其中:

G′——主管道的质量流量（kg/s）；

c——流出系数；

——体流束膨胀系数； 

β——直径比；

d——孔板流量计节流直径（m）；

ΔP——上下游压差 (Pa)；

ρ₁——上游流体密度;

7）根据公式（13）计算旁路管道和主管道的总质量流量:

G=G′+G″                         （13）;

8）根据公式 （14）计算出单位时间内流经管道的介质的总焓（kJ/s）:

              H=G h_a=G[x h_a″+(1-x) h_a′]        （14）。