[发明专利]一种基于动态加热的流动湿蒸汽湿度传感器及测量方法有效
| 申请号： | 201710247300.3 | 申请日： | 2017-04-13 |
| 公开（公告）号： | CN107144598B | 公开（公告）日： | 2019-10-11 |
| 发明（设计）人： | 李亮;邹佳生;周源远 | 申请（专利权）人： | 西安交通大学 |
| 主分类号： | G01N25/60 | 分类号： | G01N25/60 |
| 代理公司： | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人： | 陆万寿 |
| 地址： | 710049 陕*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种基于动态加热的流动湿蒸汽湿度传感器及测量方法，内套管套接于外套管的一侧内，内套管与外套管之间设有绝热密封层，外套管另一侧的内壁上设有湿蒸汽温度传感器，各对电极沿周向分布，湿蒸汽温度传感器、电极、过热蒸汽温度传感器及过热蒸汽压力传感器沿蒸汽流动的方向依次设置，且过热蒸汽压力传感器与过热蒸汽温度传感器位于垂直于流动方向的同一横截面内；通过在相邻两个时间间隔内分别将流入湿度传感器的湿蒸汽动态加热为过热度不同的过热蒸汽，再利用相邻两个时间间隔内的热平衡关系完成湿度的测量；可以适用于各种狭窄空间内流动湿蒸汽湿度的在线实时测量。 | ||
| 搜索关键词： | 一种 基于 动态 加热 流动 蒸汽 湿度 传感器 测量方法 | ||
【主权项】：
1.一种基于动态加热的流动湿蒸汽湿度的测量方法，其特征在于，基于基于动态加热的流动湿蒸汽湿度传感器，所述基于动态加热的流动湿蒸汽湿度传感器包括湿度传感器本体及控制及数据处理器(9)，其中，湿度传感器本体包括内套管(2)及外套管(1)；内套管(2)及外套管(1)均为中空结构，内套管(2)套接于外套管(1)的一侧内，内套管(2)与外套管(1)之间设有绝热密封层(3)，外套管(1)另一侧的内壁上设有湿蒸汽温度传感器(4)，内套管(2)的内壁上设有过热蒸汽温度传感器(6)、过热蒸汽压力传感器(7)及若干对电极(5)，各对电极(5)沿周向分布，湿蒸汽温度传感器(4)、电极(5)、过热蒸汽温度传感器(6)及过热蒸汽压力传感器(7)沿蒸汽流动的方向依次设置，且过热蒸汽压力传感器(7)与过热蒸汽温度传感器(6)位于垂直于流动方向的同一横截面内，湿蒸汽温度传感器(4)的输出端、过热蒸汽温度传感器(6)的输出端、过热蒸汽压力传感器(7)的输出端及各对电极(5)的控制端均与控制及数据处理器(9)相连接；包括以下步骤：将所述的湿度传感器本体放置于待测湿蒸汽的流动空间内，其中，湿蒸汽传感器本体的轴线与湿蒸汽流动的方向一致，待测湿蒸汽连续进入到湿蒸汽传感器本体中，通过各对电极(5)对待测湿蒸汽进行动态加热，使待测湿蒸汽加热为过热蒸汽，然后再流出湿蒸汽传感器本体，其中，通过各对电极(5)对待测湿蒸汽进行动态加热的具体操作为：控制及数据处理器(9)控制各对电极(5)以连续的时间间隔对待测湿蒸汽进行加热，其中，同一时间间隔内对湿蒸汽的加热量不变，不同时间间隔内对湿蒸汽的加热量不同，在时间间隔Δti内，对湿蒸汽的加热量qi将温度为T1,i的待测湿蒸汽加热为过热蒸汽，在时间间隔Δti内过热蒸汽温度传感器(6)所在截面上过热蒸汽的温度为T2,i，在时间间隔Δti内过热蒸汽压力传感器(7)所在截面上过热蒸汽的压力为P2,i；在时间间隔Δti+1内，对湿蒸汽的加热量qi+1将温度为T1,i+1的湿蒸汽加热为过热蒸汽，其中，时间间隔Δti+1内过热蒸汽温度传感器(6)所在截面上过热蒸汽的温度为T2,i+1，在时间间隔Δti+1内过热蒸汽压力传感器(7)所在截面上过热蒸汽的压力为P2,i+1，其中，T1,i及T1,i+1通过湿蒸汽温度传感器(4)测量得到，T2,i及T2,i+1通过过热蒸汽温度传感器(6)测量得到，P2,i及P2,i+1通过过热蒸汽压力传感器(7)测量得到；根据时间间隔Δti内过热蒸汽的温度T2,i及压力P2,i得时间间隔Δti内过热蒸汽的焓h2,i及密度ρ2,i；根据时间间隔Δti+1内过热蒸汽的温度T2,i+1及压力P2,i+1得时间间隔Δti+1内过热蒸汽的焓h2,i+1及密度ρ2,i+1；则时间间隔Δti内湿蒸汽的能量守恒方程及时间间隔Δti+1内湿蒸汽的能量守恒方程分别为：![]()
![]()
其中，h1,i、u1,i、u2,i、mi及![]()
分别为时间间隔Δti内湿蒸汽温度传感器(4)所在截面上湿蒸汽的焓、湿蒸汽温度传感器(4)所在截面上湿蒸汽的速度、过热蒸汽温度传感器(6)所在截面上过热蒸汽的速度、流经湿度传感器本体的湿蒸汽流量、电极(5)与过热蒸汽温度传感器(6)之间过热蒸汽的散热量；h1,i+1、u1,i+1、u2,i+1、mi+1及![]()
分别为时间间隔Δti+1内湿蒸汽温度传感器(4)所在截面上湿蒸汽的焓、湿蒸汽温度传感器(4) 所在截面上湿蒸汽的速度、过热蒸汽温度传感器(6)所在截面上过热蒸汽的速度、流经湿度传感器本体的湿蒸汽流量、电极(5)与过热蒸汽温度传感器(6)之间过热蒸汽的散热量；设时间间隔Δti与时间间隔Δti+1内外套管(1)入口处湿蒸汽的参数恒定，则有h1,i＝h1,i+1，u1,i＝u1,i+1，mi＝mi+1，同时忽略![]()
及![]()
则有：![]()
时间间隔Δti与时间间隔Δti+1内湿蒸汽的质量守恒方程为：mi＝ρ2，iA2u2，i (4)mi+1＝ρ2，i+1A2u2，i+1 (5)其中，A2为过热蒸汽温度传感器(6)所在横截面上过热蒸汽的流动面积，由式(3)、式(4)及式(5)得：![]()
求解式(6)得流经湿度传感器本体的湿蒸汽流量mi，再由式(4)得过热蒸汽温度传感器(6)所在截面上过热蒸汽的速度u2,i；由式(1)得![]()
利用迭代法求解式(7)，得时间间隔Δti内湿蒸汽温度传感器(4)所在截面上湿蒸汽的焓h1,i，然后根据时间间隔Δti内湿蒸汽温度传感器(4)所在截面上湿蒸汽的焓h1,i及待测湿蒸汽的温度T1,i得待测湿蒸汽的湿度yi。
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- 李世武;刘晓锋 - 西北工业大学
- 2010-04-30 - 2011-04-13 - G01N25/60
- 一种蒸汽干度测量仪，在蒸发器中部、顶部和底部均有湿蒸汽管道、干饱和蒸汽管道、集水管和排污管道的连接孔；液面稳定器位于蒸发器内。湿蒸汽管道的一端与位于蒸发器内的蒸汽管喷头连接。饱和水管道通过集水管与蒸发器的罐体连通；在饱和水管道的出口段管道内安放有饱和水管道阀、疏水器和液体质量流量表。干饱和蒸汽管道固定在蒸发器顶部的连接孔上；干饱和蒸汽管道内安放有蒸汽质量流量表。排污管道焊接在蒸发器底部的连接孔上。本实用新型能够直接得出湿蒸汽的干度，具有测量准确、计量精度高、可靠性好且测量结果的稳定性高的特点。
- 测量水分活度的量热方法及仪器-200910203557.4
- 郑艺华;刘君;马永志 - 青岛大学
- 2009-05-20 - 2009-10-21 - G01N25/60
- 本发明涉及一种测量固体或液体物料水分活度的量热方法及仪器。孪生结构的样品检测池、空检测池和纯水检测池放置在恒温环境中，使用定压、定流量的载气同时均匀通过纯水检测池、空检测池和样品检测池，维持其中的水分以持续稳定的速率蒸发，则样品检测池、空检测池和纯水检测池与外部恒温环境间存在补偿热流，需要补偿的热流大小正比于样品的水蒸汽分压力。通过分别测量反映样品检测池、空检测池和纯水检测池补偿热流的量热信号，然后样品检测池与纯水检测池分别与空检测池的量热信号进行比较计算后，得到物料水分活度的值。本发明能够兼顾测量精度和耗费时间，采用此方法的水分活度测量仪器结构紧凑、操作简便。
- 温流式蒸汽干度测量装置及测量方法-200810017545.8
- 李世武;段小维 - 西北工业大学
- 2008-02-25 - 2009-09-02 - G01N25/60
- 本发明是一种温流式蒸汽干度测量装置及测量方法，包括温度传感器、流量计、传热棒、隔热套管和蒸汽干度处理器。传热棒(4)安装在蒸汽管道(10)的管壁上，蒸汽温度传感器(1)和靶式流量计(5)分别位于传热棒的两边；传热棒(4)的外表面被隔热套管(7)包裹。在传热棒(4)的热端，内嵌有热端温度传感器(8)，并且该端直接与蒸汽管道内的蒸汽接触；传热棒(4)的冷端，内嵌有冷端温度传感器(3)，该端与散热片(2)固定并与环境空气相接。本发明通过蒸汽管道内的蒸汽温度、传热棒热端温度和传热棒冷端温度导出蒸汽管道内的蒸汽流量，再与靶式流量计所测的蒸汽流量联立，推算出蒸汽管道内的湿蒸汽干度。本发明具有测量精度高、稳定可靠的特点。
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