[发明专利]一种湿蒸汽密度测量装置

说明书

一、所属技术领域

本发明涉及蒸汽物性测量的技术领域，是一种湿蒸汽密度测量装置。

二、背景技术

水是常见的自然物质，来源广泛、无毒无害、获取容易，尤其具有比热大和气液相变潜热大的特点，是一种优质的载能物质，因而在工业生产中被广泛使用，特别是石油、化工、能源等工业领域。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和物性如蒸汽密度进行监测与控制。

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。对气液两相流的物性测量，仍是国际难题，因为湿蒸汽的流态多变，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，由此可见蒸汽的物性也是多变和随机的，这给蒸汽质量流量和蒸汽物性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、气液两相流还是气液多相流，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。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。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，本发明提出一种湿蒸汽密度测量装置。

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直通管和旁通管，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、以及在直通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；通过测量湿蒸汽压力和饱和水电导率，由湿蒸汽压力与温度的关联式、饱和水温度与湿蒸汽温度的相关性、饱和水电导率、产生湿蒸汽的原水电导率与湿蒸汽密度的相关性，建立湿蒸汽密度数学模型，求出待测的湿蒸汽密度。

本发明由直通管、压力计、喇叭管、封头、节流器、输水管、采集处理器、疏水器、出流管、电导率计、积水管和入流管组成。积水管是由入流管和出流管组成的U形管，位于直通管之下；积水管、疏水器与输水管组成与直通管并联的旁通管并构成湿蒸汽饱和水通道，收集直通管内的湿蒸汽饱和水并再送回至直通管内；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，得出直通管内的湿蒸汽密度。在直通管上安装有压力计和节流器；节流器用于形成直通管内湿蒸汽的流动阻力压差，其节流程度以使由积水管、疏水器和输水管构成的旁通管内饱和水流畅通即可。入流管用以收集直通管内湿蒸汽中的饱和水，其入口为口径渐缩的喇叭管，并与直通管的底部固定连接且连通，其出口与出流管的入口固定连接并连通。出流管的出口端安有封头。输水管的入口端与出流管的中上部固定连接并连通，其出口端与直通管的底部固定连接且连通；输水管上安装有疏水器，疏水器的高度低于封头的高度，它仅对湿蒸汽中的饱和水导通、阻止蒸汽流通。在积水管的下部安装有电导率计，用于测量饱和水的电导率。直通管、积水管和输水管的外壁面均敷设有保温层。

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是湿蒸汽密度仪的结构示意图，其中：

1、直通管        2、压力计    3、喇叭管

4、封头          5、节流器    6、输水管

7、采集处理器    8、疏水器    9、出流管

10、电导率计     11、积水管  12、入流管

五、具体实施方式

实施例一

本实施例是一种湿蒸汽密度测量装置，用于测量湿蒸汽的密度。