G. I. Sychev
رئیس اداره فلومترها
Spirax-Sarco Engineering LLC

خواص بخار آب
مشکلات اندازه گیری جریان

فلومتر التراسونیک
فلومترهای گردابی
انواع دیگر دبی سنج ها

دقت اندازه گیری جریان بخار به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از آنها درجه خشکی است. این شاخص اغلب در هنگام انتخاب ابزار اندازه گیری و اندازه گیری نادیده گرفته می شود و کاملاً بیهوده است. واقعیت این است که بخار مرطوب اشباع شده اساساً یک محیط دو فازی است و این امر باعث ایجاد تعدادی مشکلات در اندازه گیری جریان جرمی و انرژی حرارتی آن می شود. امروز خواهیم فهمید که چگونه این مشکلات را حل کنیم.

خواص بخار آب

برای شروع، بیایید اصطلاحات را تعریف کنیم و دریابیم که بخار مرطوب چه ویژگی هایی دارد.

بخار اشباع شده بخار آبی است که در تعادل ترمودینامیکی با آب قرار دارد که فشار و دمای آن به هم پیوسته و بر روی منحنی اشباع قرار دارد (شکل 1) که نقطه جوش آب را در فشار معین تعیین می کند.

بخار سوپرهیت، بخار آبی است که تا دمای بالاتر از نقطه جوش آب با فشار معین گرم می شود، به عنوان مثال، از بخار اشباع شده با حرارت اضافی به دست می آید.

بخار اشباع خشک (شکل 1) یک گاز شفاف بی رنگ است که همگن است، یعنی. محیط همگن تا حدی، این یک انتزاع است، زیرا به دست آوردن آن دشوار است: در طبیعت، فقط در منابع زمین گرمایی یافت می شود و بخار اشباع تولید شده توسط دیگهای بخار خشک نیست - مقادیر خشکی معمولی برای دیگهای بخار مدرن 0.95- است. 0.97. اغلب، درجه خشکی حتی کمتر است. علاوه بر این، بخار اشباع خشک غیرپایدار است: هنگامی که گرما از بیرون وارد می شود، به راحتی بیش از حد گرم می شود و هنگامی که گرما آزاد می شود، رطوبت اشباع می شود.

شکل 1. خط اشباع بخار آب

بخار اشباع مرطوب (شکل 2) مخلوطی مکانیکی از بخار اشباع خشک با یک مایع ریز معلق است که در تعادل ترمودینامیکی و جنبشی با بخار است. نوسانات در چگالی فاز گاز و وجود ذرات خارجی، از جمله ذرات حامل بارهای الکتریکی - یون ها، منجر به پیدایش مراکز تراکم می شود که ماهیت همگن دارند. همانطور که رطوبت بخار اشباع افزایش می یابد، به عنوان مثال، به دلیل تلفات حرارتی یا افزایش فشار، قطرات ریز آب به مراکز تراکم تبدیل می شوند و به تدریج اندازه می شوند و بخار اشباع ناهمگن می شود، به عنوان مثال. محیط دو فاز (مخلوط بخار و میعانات) به شکل مه. بخار اشباع که نشان دهنده فاز گاز مخلوط بخار و میعانات است، هنگام حرکت بخشی از انرژی جنبشی و حرارتی خود را به فاز مایع منتقل می کند. فاز گاز جریان، قطرات فاز مایع را در حجم خود حمل می کند، اما سرعت فاز مایع جریان به طور قابل توجهی کمتر از سرعت فاز بخار آن است. بخار اشباع مرطوب می تواند یک رابط ایجاد کند، برای مثال تحت تأثیر گرانش. ساختار یک جریان دو فاز در طول تراکم بخار در خطوط لوله افقی و عمودی بسته به نسبت سهم فازهای گاز و مایع تغییر می کند (شکل 3).

شکل 2. نمودار PV بخار آب

شکل 3. ساختار جریان دو فاز در یک خط لوله افقی

ماهیت جریان فاز مایع به نسبت نیروهای اصطکاک و گرانش بستگی دارد و در یک خط لوله افقی (شکل 4) با سرعت بخار بالا، جریان میعانات می تواند مانند یک فیلم عمودی باقی بماند. لوله با سرعت متوسط ​​می تواند شکل مارپیچی به خود بگیرد (شکل 5) و در فیلم کم جریان فقط در سطح داخلی بالایی خط لوله مشاهده می شود و در سطح پایین یک جریان پیوسته، یک "جریان" مشاهده می شود. تشکیل می شود.

بنابراین، در حالت کلی، جریان مخلوط بخار و میعانات هنگام حرکت از سه جزء تشکیل شده است: بخار اشباع خشک، مایع به شکل قطره در هسته جریان، و مایع به شکل یک فیلم یا جت بر روی دیوارهای خط لوله هر یک از این فازها سرعت و دمای خاص خود را دارند و هنگامی که مخلوط بخار و میعانات حرکت می کند، لغزش فاز نسبی رخ می دهد. مدل‌های ریاضی جریان دو فاز در یک خط لوله بخار از بخار اشباع مرطوب در آثار ارائه شده است.

شکل 4. ساختار جریان دو فاز در یک خط لوله عمودی

شکل 5. حرکت مارپیچی میعانات.

مشکلات اندازه گیری جریان

اندازه گیری جریان جرمی و انرژی حرارتی بخار اشباع مرطوب چالش های زیر را به همراه دارد:
1. فازهای گازی و مایع بخار اشباع مرطوب با سرعت های مختلف حرکت می کنند و سطح مقطع متغیری معادل خط لوله را اشغال می کنند.
2. چگالی بخار اشباع با افزایش رطوبت آن افزایش می یابد و وابستگی چگالی بخار مرطوب به فشار در درجات مختلف خشکی مبهم است.
3. آنتالپی مخصوص بخار اشباع با افزایش رطوبت آن کاهش می یابد.
4. تعیین درجه خشکی بخار اشباع مرطوب در یک جریان مشکل است.

در عین حال، افزایش درجه خشکی بخار اشباع مرطوب به دو روش شناخته شده امکان پذیر است: "خرد کردن" بخار (کاهش فشار و بر این اساس، دمای بخار مرطوب) با استفاده از دریچه کاهش فشار و جداسازی فاز مایع با استفاده از جداکننده بخار و تله میعانات. جداسازهای بخار مدرن تقریباً 100٪ بخار مرطوب را خشک می کنند.
اندازه گیری جریان رسانه های دو فاز - بسیار کار دشوار، که هنوز از آزمایشگاه های تحقیقاتی خارج نشده است. این امر به ویژه در مورد مخلوط های بخار آب صادق است.
اکثر جریان سنج های بخار پرسرعت هستند، یعنی. سرعت جریان بخار را اندازه گیری کنید اینها شامل فلومترهای تفاضلی فشار متغیر بر اساس دستگاههای اوریفیس، گرداب، اولتراسونیک، سرعت سنج، همبستگی و جریان سنج جت می باشد. کوریولیس و جریان سنج حرارتی از هم جدا هستند و به طور مستقیم جرم محیط جاری را اندازه گیری می کنند.
بیایید ببینیم چگونه انواع مختلففلومترها هنگام برخورد با بخار مرطوب کار خود را انجام می دهند.

فلومترهای فشار تفاضلی متغیر

جریان سنج های فشار تفاضلی متغیر بر اساس روزنه ها (دیافراگم ها، نازل ها، لوله های ونتوری و سایر مقاومت های هیدرولیکی محلی) هنوز ابزار اصلی اندازه گیری جریان بخار هستند. با این حال، مطابق با بخش 6.2 از GOST R 8.586.1-2005 "اندازه گیری جریان و مقدار مایعات و گازها با استفاده از روش فشار تفاضلی": با توجه به شرایط استفاده از دستگاه های محدود کننده استاندارد، "محیط کنترل شده باید تک باشد". -فاز و همگن در خواص فیزیکی» :
اگر یک محیط دو فاز بخار و آب در خط لوله وجود داشته باشد، اندازه گیری جریان مایع خنک کننده توسط دستگاه های دیفرانسیل فشار متغیر با دقت استاندارد تضمین نمی شود. در این مورد، "می توان در مورد میزان جریان اندازه گیری شده فاز بخار (بخار اشباع) جریان بخار مرطوب با مقدار نامعلومی از درجه خشکی صحبت کرد."
بنابراین، استفاده از چنین فلومترهایی برای اندازه گیری جریان بخار مرطوب منجر به قرائت های غیر قابل اعتماد می شود.
ارزیابی خطای روش‌شناختی حاصل (تا 12٪ در فشار حداکثر 1 مگاپاسکال و درجه خشکی 0.8) هنگام اندازه‌گیری بخار مرطوب با دبی‌سنج‌های اختلاف فشار متغیر بر اساس دستگاه‌های روزنه‌ای در کار انجام شد.

فلومتر التراسونیک

فلومترهای التراسونیک که با موفقیت در اندازه گیری جریان مایعات و گازها استفاده می شوند، علیرغم اینکه انواع خاصی از آنها به صورت تجاری تولید می شوند یا توسط سازنده اعلام شده اند، هنوز کاربرد گسترده ای در اندازه گیری جریان بخار پیدا نکرده اند. مشکل این است که فلومترهای اولتراسونیک که اصل اندازه گیری داپلر را بر اساس تغییر فرکانس پرتو اولتراسونیک اجرا می کنند، به دلیل عدم وجود ناهمگونی در جریان لازم برای انعکاس پرتو، برای اندازه گیری بخار اشباع فوق گرم و خشک مناسب نیستند. با اندازه گیری سرعت جریان بخار مرطوب، به دلیل تفاوت در سرعت فازهای گاز و مایع، خوانش بسیار دست کم گرفته می شود. برعکس، فلومترهای اولتراسونیک از نوع پالس زمانی برای بخار مرطوب به دلیل انعکاس، پراکندگی و شکست پرتو اولتراسونیک بر روی قطرات آب قابل استفاده نیستند.

فلومترهای گردابی

فلومترهای گردابی از سازندگان مختلف هنگام اندازه گیری بخار مرطوب رفتار متفاوتی دارند. این هم با طراحی مبدل جریان اولیه، اصل تشخیص گرداب، مدار الکترونیکی و ویژگی های نرم افزار تعیین می شود. تأثیر میعانات بر عملکرد عنصر حساس اساسی است. در برخی از طرح‌ها، «مشکلات جدی هنگام اندازه‌گیری جریان بخار اشباع زمانی که فازهای گازی و مایع در خط لوله وجود دارند، به وجود می‌آیند. آب در امتداد دیواره های لوله متمرکز می شود و در عملکرد طبیعی سنسورهای فشار نصب شده همسطح با دیواره لوله اختلال ایجاد می کند. در طرح های دیگر، تراکم ممکن است حسگر را سیل کند و اندازه گیری جریان را به طور کلی مسدود کند. اما برای برخی از فلومترها این عملاً هیچ تأثیری بر قرائت ها ندارد.
علاوه بر این، یک جریان دو فازی که در یک جسم بلوف قرار می گیرد، طیف کاملی از فرکانس های گردابی را تشکیل می دهد که هم با سرعت فاز گاز و هم با سرعت فاز مایع (شکل قطره ای هسته جریان و فیلم یا جت) مرتبط است. منطقه نزدیک دیوار) از بخار اشباع مرطوب. در این حالت، دامنه سیگنال گرداب فاز مایع می تواند بسیار قابل توجه باشد و اگر مدار الکترونیکی شامل فیلتر دیجیتال سیگنال با استفاده از تحلیل طیفیو یک الگوریتم ویژه برای شناسایی سیگنال "واقعی" مرتبط با فاز گاز جریان، که برای مدل‌های ساده‌شده جریان‌سنج‌ها معمول است، یک دست‌کم‌گرفتن قوی از خوانش‌های جریان رخ خواهد داد. بهترین مدل‌های فلومترهای گردابی دارای سیستم‌های DSP (پردازش سیگنال دیجیتال) و SSP (پردازش سیگنال طیفی مبتنی بر تبدیل فوریه سریع) هستند که نه تنها می‌توانند نسبت سیگنال به نویز را افزایش دهند، بلکه سیگنال گرداب واقعی را نیز برجسته می‌کنند. از بین بردن تأثیر ارتعاشات خط لوله و تداخل الکتریکی
علیرغم این واقعیت که فلومترهای گردابی برای اندازه‌گیری جریان یک محیط تک فاز طراحی شده‌اند، کار نشان می‌دهد که می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری جریان رسانه‌های دو فاز، از جمله بخار با قطرات آب، با برخی از تخریب‌های ویژگی‌های اندازه‌شناسی استفاده کرد.
بخار اشباع مرطوب با درجه خشکی بیش از 0.9 تحقیق تجربی EMCO و Spirax Sarco را می توان همگن در نظر گرفت و با توجه به "حاشیه" در دقت فلومترهای PhD و VLM (±0.8-1.0%)، قرائت جریان جرمی و توان حرارتی در محدوده خطای نرمال شده در .
با درجه خشکی 0.7-0.9 خطای نسبیاندازه گیری دبی جرمی این فلومترها می تواند به ده درصد یا بیشتر برسد.
به عنوان مثال، سایر مطالعات نتیجه خوش بینانه تری ارائه می دهند - خطا در اندازه گیری دبی جرمی بخار مرطوب با استفاده از نازل های Venturi در یک تاسیسات ویژه برای کالیبره کردن کنتورهای بخار، برای بخار اشباع شده با درجه خشکی بیش از 0.84 ± 3.0٪ است. .
برای جلوگیری از مسدود کردن چگالش عنصر حسگر یک جریان سنج گردابی، مانند بال حسگر، برخی از سازندگان توصیه می کنند که جهت گیری سنسور به گونه ای باشد که محور عنصر حسگر موازی با رابط بخار/میعان باشد.

انواع دیگر دبی سنج ها

دبی سنج های متغیر/منطقه متغیر، دبی سنج ها با دمپر فنری و فلومترهای هدف منطقه متغیر به دلیل سایش احتمالی فرسایشی قسمت جریان در حین جابجایی میعانات اجازه اندازه گیری محیط دو فاز را نمی دهند.
در اصل، تنها فلومترهای جرمی نوع کوریولیس می توانند رسانه های دو فازی را اندازه گیری کنند، اما تحقیقات نشان می دهد که خطاهای اندازه گیری فلومترهای کوریولیس تا حد زیادی به نسبت کسرهای فاز بستگی دارد، و "تلاش برای ایجاد یک فلومتر جهانی برای رسانه های چند فازی احتمالا منجر می شود. به بن بست." در عین حال، فلومترهای کوریولیس به شدت در حال توسعه هستند و شاید به زودی موفقیت هایی حاصل شود، اما تاکنون چنین ابزار اندازه گیری صنعتی در بازار وجود ندارد.

ادامه دارد.

ادبیات:
1. Rainer Hohenhaus. اندازه گیری بخار در ناحیه بخار مرطوب چقدر مفید است // METRA Energie-Messtechnik GmbH، نوامبر، 2002.
2. راهنمای عمل خوب کاهش هزینه های مصرف انرژی با اندازه گیری بخار. // رفر. GPG018، پرینتر و کنترل کننده کوئین HMSO، 2005
3. Kovalenko A.V. مدل ریاضی جریان دو فازی بخار مرطوب در خطوط لوله بخار.
4. Tong L. انتقال حرارت در جریان جوش و دو فاز - M.: Mir, 1969.
5. انتقال حرارت در جریان دو فاز. اد. D. Butterworth و G. Hewitt.// M.: انرژی، 1980.
6. لومشاکوف A.S. تست دیگ بخار سن پترزبورگ، 1913.
7. جسی ال یودر. استفاده از متر برای اندازه گیری جریان بخار // مهندسی کارخانه، - آوریل 1998.
8. GOST R 8.586.1-2005. اندازه گیری جریان و کمیت مایعات و گازها با استفاده از روش فشار تفاضلی.
9. Koval N.I., Sharoukhova V.P. در مورد مشکلات اندازه گیری بخار اشباع.// UTSMS، اولیانوفسک
10. Kuznetsov Yu.N.، Pevzner V.N.، Tolkachev V.N. اندازه گیری بخار اشباع با استفاده از دستگاه های انقباض // مهندسی قدرت حرارتی. - 1080.- شماره 6.
11. Robinshtein Yu.V. در مورد اندازه گیری تجاری بخار در سیستم های تامین حرارت بخار // مواد دوازدهمین کنفرانس علمی و عملی: بهبود اندازه گیری های جریان مایع، گاز و بخار، - سن پترزبورگ: Borey-Art، 2002.
12. آبرینوف، ای. جی.، ک.س. ساریلو. خطاهای روش شناختی در اندازه گیری انرژی بخار مرطوب با استفاده از متر حرارت برای بخار اشباع خشک // فناوری اندازه گیری. - 2002. - شماره 3.
13. Bobrovnik V.M. فلومترهای غیر تماسی "Dnepr-7" برای اندازه گیری مایعات، بخار و گاز نفت. //حسابداری تجاری منابع انرژی. مطالب شانزدهمین کنفرانس علمی و عملی بین المللی، سنت پترزبورگ: Borey-Art، 2002.
14. DigitalFlow™ XGS868 Steam Flow Transmitter. N4271 Panametrics, Inc., 4/02.
15. بوگوش ام.و. توسعه اندازه گیری جریان گرداب در روسیه.
16. کتاب داده های مهندسی III، فصل 12، الگوهای جریان دو فاز، Wolverine Tube, Inc. 2007
17. P-683 "قوانین حسابداری برای انرژی حرارتی و خنک کننده"، M.:، MPEI، 1995.
18. الف امینی و آی اوون. استفاده از نازل های ونتوری جریان بحرانی با بخار مرطوب اشباع شده. //Flow Meas. lnstrum., Vol. 6، شماره 1، 1995
19. کراوچنکو وی. XXIV کنفرانس بین المللی علمی و عملی، سنت پترزبورگ: Borey-Art، 2006.
20. ریچارد تورن. اندازه گیری جریان CRC Press LLC، 1999

دقت اندازه گیری جریان بخار به عوامل مختلفی بستگی دارد. یکی از آنها درجه خشکی است. این شاخص اغلب در هنگام انتخاب ابزار اندازه گیری و اندازه گیری نادیده گرفته می شود و کاملاً بیهوده است. واقعیت این است که بخار مرطوب اشباع شده اساساً یک محیط دو فازی است و این امر باعث ایجاد تعدادی مشکلات در اندازه گیری جریان جرمی و انرژی حرارتی آن می شود. امروز خواهیم فهمید که چگونه این مشکلات را حل کنیم.

خواص بخار آب

برای شروع، بیایید اصطلاحات را تعریف کنیم و دریابیم که بخار مرطوب چه ویژگی هایی دارد.

بخار اشباع شده بخار آبی است که در تعادل ترمودینامیکی با آب قرار دارد که فشار و دمای آن به هم پیوسته و بر روی منحنی اشباع قرار دارد (شکل 1) که نقطه جوش آب را در فشار معین تعیین می کند.

بخار سوپرهیت، بخار آبی است که تا دمای بالاتر از نقطه جوش آب با فشار معین گرم می شود، به عنوان مثال، از بخار اشباع شده با حرارت اضافی به دست می آید.

بخار اشباع خشک (شکل 1) یک گاز شفاف بی رنگ است، همگن است، یعنی. محیط همگن تا حدی، این یک انتزاع است، زیرا به دست آوردن آن دشوار است: در طبیعت، فقط در منابع زمین گرمایی یافت می شود و بخار اشباع تولید شده توسط دیگهای بخار خشک نیست - مقادیر خشکی معمولی برای دیگهای بخار مدرن 0.95- است. 0.97. اغلب، درجه خشکی حتی کمتر است. علاوه بر این، بخار اشباع خشک غیرپایدار است: هنگامی که گرما از بیرون می آید، به راحتی بیش از حد گرم می شود، و هنگامی که گرما آزاد می شود، رطوبت اشباع می شود:

شکل 1. خط اشباع بخار آب

بخار اشباع مرطوب (شکل 2) مخلوطی مکانیکی از بخار اشباع خشک با یک مایع ریز معلق است که در تعادل ترمودینامیکی و جنبشی با بخار است. نوسانات در چگالی فاز گاز و وجود ذرات خارجی، از جمله ذرات حامل بارهای الکتریکی - یون ها، منجر به پیدایش مراکز تراکم می شود که ماهیت همگن دارند. همانطور که رطوبت بخار اشباع افزایش می یابد، به عنوان مثال، به دلیل تلفات حرارتی یا افزایش فشار، قطرات ریز آب به مراکز تراکم تبدیل می شوند و به تدریج اندازه می شوند و بخار اشباع ناهمگن می شود، به عنوان مثال. محیط دو فاز (مخلوط بخار و میعانات) به شکل مه. بخار اشباع که نشان دهنده فاز گاز مخلوط بخار و میعانات است، هنگام حرکت بخشی از انرژی جنبشی و حرارتی خود را به فاز مایع منتقل می کند. فاز گاز جریان، قطرات فاز مایع را در حجم خود حمل می کند، اما سرعت فاز مایع جریان به طور قابل توجهی کمتر از سرعت فاز بخار آن است. بخار اشباع مرطوب می تواند یک رابط ایجاد کند، برای مثال تحت تأثیر گرانش. ساختار یک جریان دو فاز در طول تراکم بخار در خطوط لوله افقی و عمودی بسته به نسبت سهم فازهای گاز و مایع تغییر می کند (شکل 3):


شکل 2. نمودار PV بخار آب

شکل 3. ساختار جریان دو فاز در یک خط لوله افقی

ماهیت جریان فاز مایع به نسبت نیروهای اصطکاک و گرانش بستگی دارد و در یک خط لوله افقی (شکل 4) با سرعت بخار بالا، جریان میعانات می تواند مانند یک فیلم عمودی باقی بماند. لوله با سرعت متوسط ​​می تواند شکل مارپیچی به خود بگیرد (شکل 5) و در فیلم کم جریان فقط در سطح داخلی بالایی خط لوله مشاهده می شود و یک جریان پیوسته، یک "جریان" روی لوله ایجاد می شود. سطح پایین تر

بنابراین، در حالت کلی، جریان مخلوط بخار و میعانات هنگام حرکت از سه جزء تشکیل شده است: بخار اشباع خشک، مایع به شکل قطره در هسته جریان، و مایع به شکل یک فیلم یا جت بر روی آن. دیوارهای خط لوله هر یک از این فازها سرعت و دمای مخصوص به خود را دارند و هنگامی که مخلوط بخار و میعانات حرکت می کند، لغزش نسبی فازها رخ می دهد. مدل‌های ریاضی جریان دو فاز در یک خط لوله بخار از بخار اشباع مرطوب در آثار ارائه شده است.

شکل 4. ساختار جریان دو فاز در یک خط لوله عمودی

شکل 5. حرکت مارپیچی میعانات.

مشکلات اندازه گیری جریان

اندازه گیری جریان جرمی و انرژی حرارتی بخار اشباع مرطوب چالش های زیر را به همراه دارد:
1. فازهای گازی و مایع بخار اشباع مرطوب با سرعت های مختلف حرکت می کنند و سطح مقطع متغیری معادل خط لوله را اشغال می کنند.
2. چگالی بخار اشباع با افزایش رطوبت آن افزایش می یابد و وابستگی چگالی بخار مرطوب به فشار در درجات مختلف خشکی مبهم است.
3. آنتالپی مخصوص بخار اشباع با افزایش رطوبت آن کاهش می یابد.
4. تعیین درجه خشکی بخار اشباع مرطوب در یک جریان مشکل است.

در عین حال، افزایش درجه خشکی بخار اشباع مرطوب به دو روش شناخته شده امکان پذیر است: "خرد کردن" بخار (کاهش فشار و بر این اساس، دمای بخار مرطوب) با استفاده از دریچه کاهش فشار و جداسازی فاز مایع با استفاده از جداکننده بخار و تله میعانات. جداسازهای بخار مدرن تقریباً 100٪ بخار مرطوب را خشک می کنند.

اندازه گیری دبی محیط های دو فازی یک کار بسیار پیچیده است که هنوز از آزمایشگاه های تحقیقاتی فراتر نرفته است. این امر به ویژه در مورد مخلوط آب و بخار صادق است.

اکثر جریان سنج های بخار پرسرعت هستند، یعنی. سرعت جریان بخار را اندازه گیری کنید اینها شامل فلومترهای تفاضلی فشار متغیر بر اساس دستگاههای اوریفیس، گرداب، اولتراسونیک، سرعت سنج، همبستگی و جریان سنج جت می باشد. کوریولیس و جریان سنج حرارتی از هم جدا هستند و به طور مستقیم جرم محیط جاری را اندازه گیری می کنند.

بیایید ببینیم که چگونه انواع مختلف دبی سنج با کار خود در هنگام برخورد با بخار مرطوب کنار می آیند.

فلومترهای فشار تفاضلی متغیر

جریان سنج های فشار تفاضلی متغیر بر اساس روزنه ها (دیافراگم ها، نازل ها، لوله های ونتوری و سایر مقاومت های هیدرولیکی محلی) هنوز ابزار اصلی اندازه گیری جریان بخار هستند. با این حال، مطابق با بخش 6.2 GOST R 8.586.1-2005 "اندازه گیری جریان و کمیت مایعات و گازها با استفاده از روش فشار تفاضلی": با توجه به شرایط استفاده از دستگاه های محدود کننده استاندارد، کنترل شده " محیط باید تک فاز و از نظر خواص فیزیکی همگن باشد":

اگر یک محیط دو فاز بخار و آب در خط لوله وجود داشته باشد، اندازه گیری جریان مایع خنک کننده توسط دستگاه های دیفرانسیل فشار متغیر با دقت استاندارد تضمین نمی شود. در این مورد، «می‌توان از سرعت جریان اندازه‌گیری شده فاز بخار (بخار اشباع) جریان بخار مرطوب با مقدار نامعلومی از درجه خشکی صحبت کرد.

بنابراین، استفاده از چنین فلومترهایی برای اندازه گیری جریان بخار مرطوب منجر به قرائت های غیر قابل اعتماد می شود.

ارزیابی خطای روش‌شناختی حاصل (تا 12٪ در فشار حداکثر 1 مگاپاسکال و درجه خشکی 0.8) هنگام اندازه‌گیری بخار مرطوب با دبی‌سنج‌های اختلاف فشار متغیر بر اساس دستگاه‌های روزنه‌ای در کار انجام شد.

فلومتر التراسونیک

فلومترهای التراسونیک که با موفقیت در اندازه گیری جریان مایعات و گازها استفاده می شوند، علیرغم اینکه برخی از انواع آنها به صورت تجاری در دسترس هستند یا توسط سازنده اعلام شده اند، هنوز کاربرد گسترده ای در اندازه گیری جریان بخار پیدا نکرده اند. مشکل این است که فلومترهای اولتراسونیک که اصل اندازه گیری داپلر را بر اساس تغییر فرکانس پرتو اولتراسونیک اجرا می کنند، به دلیل عدم وجود ناهمگونی در جریان لازم برای انعکاس پرتو، برای اندازه گیری بخار اشباع فوق گرم و خشک مناسب نیستند. با اندازه گیری سرعت جریان بخار مرطوب، به دلیل تفاوت در سرعت فازهای گاز و مایع، خوانش بسیار دست کم گرفته می شود. برعکس، فلومترهای اولتراسونیک از نوع پالس زمانی برای بخار مرطوب به دلیل انعکاس، پراکندگی و شکست پرتو اولتراسونیک بر روی قطرات آب قابل استفاده نیستند.

فلومترهای گردابی

فلومترهای گردابی از سازندگان مختلف هنگام اندازه گیری بخار مرطوب رفتار متفاوتی دارند. این هم با طراحی مبدل جریان اولیه، اصل تشخیص گرداب، مدار الکترونیکی و ویژگی های نرم افزار تعیین می شود. تأثیر میعانات بر عملکرد عنصر حساس اساسی است. در برخی از طرح‌ها، «مشکلات جدی هنگام اندازه‌گیری جریان بخار اشباع زمانی که فازهای گازی و مایع در خط لوله وجود دارند، به وجود می‌آیند. آب در امتداد دیواره‌های لوله متمرکز می‌شود و در عملکرد طبیعی سنسورهای فشار نصب شده همسطح با دیواره لوله تداخل می‌کند." در طرح‌های دیگر، میعانات می‌تواند سنسور را غرق کرده و اندازه‌گیری جریان را به طور کلی مسدود کند. اما برای برخی از دبی‌مترها این عملاً هیچ تأثیری بر روی سنسور ندارد. قرائت

علاوه بر این، یک جریان دو فازی که در یک جسم بلوف قرار می گیرد، طیف کاملی از فرکانس های گردابی را تشکیل می دهد که هم با سرعت فاز گاز و هم با سرعت فاز مایع (شکل قطره ای هسته جریان و فیلم یا جت) مرتبط است. منطقه نزدیک دیوار) از بخار اشباع مرطوب. در این مورد، دامنه سیگنال گرداب فاز مایع می تواند بسیار قابل توجه باشد و اگر مدار الکترونیکی شامل فیلتر دیجیتال سیگنال با استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی و یک الگوریتم ویژه برای شناسایی سیگنال "واقعی" مرتبط با گاز نباشد. فاز جریان، که برای مدل های ساده شده دبی سنج ها معمول است، سپس دست کم گرفتن شدید قرائت مصرف. بهترین مدل‌های فلومترهای گردابی دارای سیستم‌های DSP (پردازش سیگنال دیجیتال) و SSP (پردازش سیگنال طیفی مبتنی بر تبدیل فوریه سریع) هستند که نه تنها می‌توانند نسبت سیگنال به نویز را افزایش دهند، بلکه سیگنال گرداب واقعی را نیز برجسته می‌کنند. از بین بردن تأثیر ارتعاشات خط لوله و تداخل الکتریکی

علیرغم این واقعیت که فلومترهای گردابی برای اندازه‌گیری جریان یک محیط تک فاز طراحی شده‌اند، کار نشان می‌دهد که می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری جریان رسانه‌های دو فاز، از جمله بخار با قطرات آب، با برخی از تخریب‌های ویژگی‌های اندازه‌شناسی استفاده کرد.

بخار اشباع مرطوب با درجه خشکی بیش از 0.9، بر اساس مطالعات تجربی توسط EMCO و Spirax Sarco، به دلیل "ذخیره" در دقت فلومترهای PhD و VLM (± 0.8-1.0٪)، خوانش جرم، می تواند همگن در نظر گرفته شود. جریان و توان حرارتی در محدوده خطا خواهد بود.

با درجه خشکی 0.7-0.9، خطای نسبی در اندازه گیری دبی جرمی این فلومترها می تواند به ده درصد یا بیشتر برسد.

به عنوان مثال، سایر مطالعات نتیجه خوش بینانه تری را ارائه می دهند - خطا در اندازه گیری دبی جرمی بخار مرطوب با نازل های Venturi در یک تاسیسات ویژه برای کالیبراسیون کنتورهای بخار، برای بخار اشباع شده با درجه خشکی بیش از 0.84 ± 3.0٪ است. .

برای جلوگیری از مسدود کردن چگالش عنصر حسگر یک جریان سنج گردابی، مانند بال حسگر، برخی از سازندگان توصیه می کنند که جهت گیری سنسور به گونه ای باشد که محور عنصر حسگر موازی با رابط بخار/میعان باشد.

انواع دیگر دبی سنج ها

دبی سنج های متغیر/منطقه متغیر، دبی سنج ها با دمپر فنری و فلومترهای هدف منطقه متغیر به دلیل سایش احتمالی فرسایشی قسمت جریان در حین جابجایی میعانات اجازه اندازه گیری محیط دو فاز را نمی دهند.

در اصل، تنها فلومترهای جرمی نوع کوریولیس می توانند رسانه های دو فازی را اندازه گیری کنند، اما تحقیقات نشان می دهد که خطاهای اندازه گیری فلومترهای کوریولیس تا حد زیادی به نسبت کسرهای فاز بستگی دارد، و "تلاش برای ایجاد یک فلومتر جهانی برای رسانه های چند فازی احتمالا منجر می شود. به بن بست." در عین حال، فلومترهای کوریولیس به شدت در حال توسعه هستند و شاید به زودی موفقیت هایی حاصل شود، اما تاکنون چنین ابزار اندازه گیری صنعتی در بازار وجود ندارد.

جی سیچف

این مقاله بخار مرطوب و ابزارهای محاسبه آن را که در تاسیسات تولید بخار (عمدتاً در دیگ‌خانه‌های صنعتی و نیروگاه‌های حرارتی) استفاده می‌شود، شرح می‌دهد. بازده انرژی آنها تا حد زیادی توسط دقت اندازه گیری تعیین می شود که هم به اصل اندازه گیری و هم به کیفیت دبی سنج بخار بستگی دارد.

خواص بخار آب

بخار اشباع شده بخار آبی است که در تعادل ترمودینامیکی با آب است که فشار و دمای آن به یکدیگر مرتبط بوده و بر روی منحنی اشباع که نقطه جوش آب را در فشار معین تعیین می کند، قرار دارند.

بخار سوپرهیت، بخار آبی است که تا دمای بالاتر از نقطه جوش آب با فشار معین گرم می شود، به عنوان مثال، از بخار اشباع شده با حرارت اضافی به دست می آید.

بخار اشباع خشک یک گاز شفاف بی رنگ است که یک محیط همگن، یعنی همگن است. تا حدودی می توان آن را یک انتزاع در نظر گرفت ، زیرا بدست آوردن آن دشوار است - در طبیعت فقط در منابع زمین گرمایی یافت می شود و بخار اشباع تولید شده توسط دیگهای بخار خشک نیست - مقادیر خشکی معمولی برای دیگهای بخار مدرن 0.95 است. -0.97. در شرایط اضطراری (حذف قطره ای آب دیگ هنگامی که دیگ با فشار کاری کاهش یافته یا افزایش شدید مصرف بخار کار می کند)، درجه خشکی حتی کمتر است. علاوه بر این، بخار اشباع خشک غیرپایدار است: هنگامی که گرما از بیرون می آید، به راحتی بیش از حد گرم می شود، و هنگامی که گرما آزاد می شود، رطوبت اشباع می شود.

بخار اشباع مرطوب مخلوطی مکانیکی از بخار اشباع خشک با مایع ریز معلق است که در تعادل ترمودینامیکی و جنبشی با بخار قرار دارد. نوسانات در چگالی فاز گاز و وجود ذرات خارجی، از جمله ذرات حامل بارهای الکتریکی - یون ها، منجر به پیدایش مراکز تراکم می شود که ماهیت همگن دارند. همانطور که رطوبت بخار اشباع افزایش می یابد، به عنوان مثال، به دلیل تلفات حرارتی یا افزایش فشار، قطرات ریز آب به مرکز تراکم تبدیل می شوند و به تدریج در اندازه می شوند، و بخار اشباع ناهمگن می شود، یعنی یک محیط دو فاز (بخار- مخلوط میعانات به شکل مه). بخار اشباع که نشان دهنده فاز گاز مخلوط بخار و میعانات است، هنگام حرکت بخشی از انرژی جنبشی و حرارتی خود را به فاز مایع منتقل می کند. فاز گاز جریان، قطرات فاز مایع را در حجم خود حمل می کند، اما سرعت فاز مایع جریان به طور قابل توجهی کمتر از سرعت فاز بخار آن است. بخار اشباع مرطوب می تواند یک رابط ایجاد کند، برای مثال تحت تأثیر گرانش. ساختار یک جریان دو فاز در طول تراکم بخار در خطوط لوله افقی و عمودی بسته به نسبت سهم فازهای گاز و مایع تغییر می کند.

ماهیت جریان فاز مایع به نسبت نیروهای اصطکاک و گرانش بستگی دارد. در یک خط لوله که به صورت افقی با سرعت بخار بالا قرار دارد، جریان میعانات می تواند مانند فیلم باقی بماند، همانطور که در یک لوله عمودی با سرعت متوسط، می تواند شکل مارپیچی به خود بگیرد، و در سرعت پایین، جریان فیلم فقط روی لوله مشاهده می شود. سطح داخلی بالایی خط لوله، و یک جریان پیوسته، یک "جریان" در پایین تشکیل می شود.

بنابراین، در حالت کلی، جریان مخلوط بخار و میعانات هنگام حرکت از سه جزء تشکیل شده است: بخار اشباع خشک، مایع به شکل قطره در هسته جریان، و مایع به شکل یک فیلم یا جت بر روی آن. دیوارهای خط لوله هر یک از این فازها سرعت و دمای مخصوص به خود را دارند و هنگامی که مخلوط بخار و میعانات حرکت می کند، لغزش نسبی فازها رخ می دهد.

اندازه گیری جریان جرمی و انرژی حرارتی بخار اشباع مرطوب چالش های زیر را به همراه دارد:

1) فازهای گاز و مایع بخار اشباع مرطوب با سرعت های مختلف حرکت می کنند و سطح مقطع متغیری معادل خط لوله را اشغال می کنند.

2) چگالی بخار اشباع با افزایش رطوبت آن افزایش می یابد و وابستگی چگالی بخار مرطوب به فشار در درجات مختلف خشکی مبهم است.

3) آنتالپی خاص بخار اشباع با افزایش رطوبت آن کاهش می یابد.

4) تعیین درجه خشکی بخار اشباع مرطوب در یک جریان دشوار است.

در عین حال، افزایش درجه خشکی بخار اشباع مرطوب به دو روش شناخته شده امکان پذیر است: با "خرد کردن" بخار (با کاهش فشار و بر این اساس، دمای بخار مرطوب) با استفاده از یک دریچه کاهش فشار. و جداسازی فاز مایع با استفاده از جداکننده بخار و تله میعانات. این روش ها بیش از صد سال است که شناخته شده اند. بنابراین، A.S. لومشاکوف در کار خود "آزمایش بویلرهای بخار" (سن پترزبورگ، 1913) نوشت: "جداسازی آب از بخار در خط لوله بخار هیچ مشکلی ایجاد نمی کند. اگر بخار با سرعتی در حدود 15 متر بر ثانیه یا سریعتر حرکت کند، بیشتر جداکننده‌های آب آن را تا 1 درصد خشک می‌کنند، حتی اگر قبل از جداکننده خیلی مرطوب بوده باشد. این با آزمایشات زنتنر ثابت شد. جداسازهای بخار مدرن تقریباً 100٪ بخار مرطوب را خشک می کنند.

اصول اندازه گیری جریان بخار

اندازه گیری دبی محیط های دو فازی یک کار بسیار پیچیده است که هنوز از آزمایشگاه های تحقیقاتی فراتر نرفته است. این امر به ویژه در مورد مخلوط آب و بخار صادق است. اکثر جریان سنج های بخار پرسرعت هستند، یعنی سرعت جریان بخار را اندازه گیری می کنند. اینها شامل فلومترهای تفاضلی فشار متغیر بر اساس دستگاههای اوریفیس، گرداب، اولتراسونیک، سرعت سنج، همبستگی و جریان سنج جت می باشد. کوریولیس و فلومتر حرارتی از هم جدا هستند، آنها به طور مستقیم جرم محیط جاری را اندازه می گیرند.

جریان سنج های فشار تفاضلی متغیر بر اساس روزنه ها (دیافراگم ها، نازل ها، لوله های ونتوری و سایر مقاومت های هیدرولیکی محلی) هنوز ابزار اصلی اندازه گیری جریان بخار هستند. با این حال، مطابق با بخش 6.2 GOST R 8.586.1-2005 "اندازه گیری جریان و مقدار مایعات و گازها با استفاده از روش فشار تفاضلی"، با توجه به شرایط استفاده از دستگاه های محدود کننده استاندارد، "محیط کنترل شده باید تکی باشد". فاز و از نظر خواص فیزیکی همگن است.

اگر یک محیط دو فاز بخار و آب در خط لوله وجود داشته باشد، اندازه گیری جریان مایع خنک کننده توسط دستگاه های دیفرانسیل فشار متغیر با دقت استاندارد تضمین نمی شود. در این مورد، می توان در مورد میزان جریان اندازه گیری شده فاز بخار (بخار اشباع) جریان بخار مرطوب با مقدار نامعلومی از درجه خشکی صحبت کرد. بنابراین، استفاده از چنین فلومترهایی برای اندازه گیری جریان بخار مرطوب منجر به قرائت های غیر قابل اعتماد می شود.

ارزیابی خطای روش‌شناختی حاصل (تا 12٪ در فشار تا 1 مگاپاسکال و درجه خشکی 0.8) هنگام اندازه‌گیری بخار مرطوب با دبی‌سنج‌های اختلاف فشار متغیر بر اساس دستگاه‌های روزنه‌ای در کار E انجام شد. Abarinov and K. Sarelo "اشتباهات روش شناختی در اندازه گیری انرژی بخار مرطوب با گرما سنج برای خشک کردن بخار اشباع."

فلومتر التراسونیک

فلومترهای التراسونیک که با موفقیت در اندازه گیری جریان مایعات و گازها استفاده می شوند، علیرغم اینکه برخی از انواع آنها به صورت تجاری در دسترس هستند یا توسط سازنده اعلام شده اند، هنوز کاربرد گسترده ای در اندازه گیری جریان بخار پیدا نکرده اند. مشکل این است که فلومترهای اولتراسونیک که اصل اندازه گیری داپلر را بر اساس تغییر فرکانس پرتو اولتراسونیک اجرا می کنند، به دلیل عدم وجود ناهمگونی در جریان لازم برای انعکاس پرتو، برای اندازه گیری بخار اشباع فوق گرم و خشک مناسب نیستند. با اندازه گیری سرعت جریان بخار مرطوب، به دلیل تفاوت در سرعت فازهای گاز و مایع، خوانش بسیار دست کم گرفته می شود. برعکس، فلومترهای اولتراسونیک نوع پالس برای بخار مرطوب به دلیل انعکاس، پراکندگی و شکست پرتو اولتراسونیک بر روی قطرات آب قابل استفاده نیستند.

فلومترهای گردابی

فلومترهای گردابی از سازندگان مختلف هنگام اندازه گیری بخار مرطوب رفتار متفاوتی دارند. این هم توسط طراحی مبدل جریان اولیه، اصل تشخیص گرداب، مدار الکترونیکی و نرم افزار تعیین می شود. تأثیر میعانات بر عملکرد عنصر حساس اساسی است. در برخی از طرح ها، هنگام اندازه گیری جریان بخار اشباع، زمانی که فازهای گازی و مایع در خط لوله وجود دارند، مشکلات جدی ایجاد می شود. آب در امتداد دیواره های لوله متمرکز می شود و در عملکرد طبیعی سنسورهای فشار نصب شده همسطح با دیواره لوله اختلال ایجاد می کند. در طرح های دیگر، تراکم ممکن است حسگر را سیل کند و اندازه گیری جریان را به طور کلی مسدود کند. اما برای برخی از فلومترها این عملاً هیچ تأثیری بر قرائت ها ندارد.

علاوه بر این، یک جریان دو فازی که به داخل یک جسم بلوف می‌رود، طیف کاملی از فرکانس‌های گردابی را تشکیل می‌دهد که هم با سرعت فاز گاز و هم با سرعت‌های فاز مایع (شکل قطره‌ای هسته جریان و فیلم یا جت نزدیک است) ناحیه دیوار) از بخار اشباع مرطوب. در عین حال، دامنه سیگنال گرداب فاز مایع می تواند بسیار قابل توجه باشد، و اگر مدار الکترونیکی شامل فیلتر دیجیتال سیگنال با استفاده از تجزیه و تحلیل طیفی و یک الگوریتم ویژه برای شناسایی سیگنال "واقعی" مرتبط با فاز گاز جریان، که برای مدل‌های ساده‌شده جریان‌سنج‌ها معمول است، در این صورت یک دست‌کم‌گرفتن شدید از قرائت‌های جریان وجود خواهد داشت. بهترین مدل‌های فلومترهای گردابی دارای سیستم‌های DSP (پردازش سیگنال دیجیتال) و SSP (پردازش سیگنال طیفی مبتنی بر تبدیل فوریه سریع) هستند که نه تنها می‌توانند نسبت سیگنال به نویز را افزایش دهند، بلکه سیگنال گرداب واقعی را نیز برجسته می‌کنند. از بین بردن تأثیر ارتعاشات خط لوله و تداخل الکتریکی

علیرغم این واقعیت که فلومترهای گردابی برای اندازه‌گیری جریان یک محیط تک فاز طراحی شده‌اند، می‌توان از آنها برای اندازه‌گیری جریان محیط‌های دوفاز، از جمله بخار با قطرات آب، با مقداری تخریب ویژگی‌های اندازه‌شناسی استفاده کرد. بنابراین، با توجه به مطالعات تجربی توسط EMCO و Spirax Sarco، بخار اشباع مرطوب با درجه خشکی بیش از 0.9 را می توان همگن در نظر گرفت و به دلیل "ذخیره" در دقت فلومترهای PhD و VLM (± 0.8-1.0٪)، جرم است. خوانش مصرف و توان حرارتی در محدوده خطاهای استاندارد شده در "قوانین حسابداری انرژی حرارتی و خنک کننده" خواهد بود.

با درجه خشکی 0.7-0.9، خطای نسبی در اندازه گیری دبی جرمی این فلومترها می تواند به 10٪ یا بیشتر برسد.

برای جلوگیری از مسدود کردن چگالش عنصر حسگر یک جریان سنج گردابی، مانند بال حسگر، برخی از سازندگان توصیه می کنند که جهت گیری سنسور به گونه ای باشد که محور عنصر حسگر موازی با رابط بخار/میعان باشد.

انواع دیگر دبی سنج ها

دبی سنج های متغیر/منطقه متغیر، دبی سنج ها با دمپر فنری و فلومترهای هدف منطقه متغیر به دلیل سایش احتمالی فرسایشی قسمت جریان در حین جابجایی میعانات اجازه اندازه گیری محیط دو فاز را نمی دهند.

در اصل، تنها دبی سنج های جرمی از نوع کوریولیس می توانند یک محیط دو فازی را اندازه گیری کنند، با این حال، مطالعات نشان می دهد که خطاهای اندازه گیری جریان سنج های کوریولیس تا حد زیادی به نسبت کسر فاز بستگی دارد، و "تلاش برای ایجاد یک جریان سنج جهانی برای رسانه های چند فازی احتمالاً به بن بست منتهی می شوند» (گزارش V. Kravchenko و M. Rikken «اندازه گیری جریان با استفاده از فلومترهای کوریولیس در مورد جریان دو فازی» در XXIV کنفرانس بین المللی علمی و عملی «حسابداری تجاری انرژی Carriers» در سن پترزبورگ). در عین حال، فلومترهای کوریولیس به شدت در حال توسعه هستند و شاید به زودی موفقیت هایی حاصل شود، اما تاکنون چنین ابزار اندازه گیری صنعتی در بازار وجود ندارد.

اصلاح سطح خشکی بخار

برای محاسبه دبی جرمی و قدرت حرارتی بخار مرطوب، اندازه گیری درجه خشکی ضروری است. بسیاری از ماشین حساب های حرارتی و کنترل کننده های حرارت و توان ساخت روسیه به عنوان گزینه ای دارای "درجه خشکی بخار" ثابت هستند که با کمک آن چگالی خاص و آنتالپی بخار اشباع مرطوب اصلاح می شود.

چگالی بخار آب اشباع شده با فرمول تعیین می شود:

ρ1. ρ2

ρ = --------------------- ,

ρ2. (1 - X) + ρ1. X

X درجه خشکی بخار آب اشباع، کیلوگرم بر کیلوگرم است.

یک مقدار ثابت برای درجه خشکی را می توان بر اساس قضاوت متخصص یا تعادل جرم تعیین کرد (مورد دوم را می توان با تجزیه و تحلیل داده های آماری و وجود یک منبع و یک مصرف کننده بخار تعیین کرد)، اما این روش ها یک خطای قابل توجهی، زیرا آنها خطاهای دینامیکی مرتبط با تغییر درجه خشکی در حین کار را در نظر نمی گیرند.

در سال های مختلفدر روسیه و کشورهای مستقل مشترک المنافع، اطلاعاتی در مورد اجرای خشک سنج بخار در یک جریان (رطوبت سنج جریان) بر اساس روش اندازه گیری دی الکومتریک (وابستگی ثابت دی الکتریک به رطوبت بخار)، اسکن تشعشعی خط لوله با اشعه گاما، اما رطوبت سنج بخار صنعتی هنوز در بازار ظاهر نشده است.

در واقع، شرکت آمریکایی EMCO (از سال 2005 با نام تجاری Spirax Sarco) یک کامپیوتر جریانی FP-100 تولید کرد که دارای ورودی جریان 4-20 میلی آمپر با عملکرد ورودی "رطوبت بخار" و خود یک رطوبت سنج بخار است که بر روی آن کار می کند. وابستگی درجه جذب انرژی مایکروویو در جریان بخار مرطوب. با این حال، در اوایل دهه 90. استفاده از این ورودی متوقف شد و رطوبت سنج نیز تولید نشد، زیرا کاملاً آشکار شد که استفاده از بخار مرطوب برای اهدافی غیر از موارد بسیار محدود فناوری به دلیل کاهش بازده انرژی سیستم‌های میعانات بخار غیرقابل قبول است. افزایش سایش خطوط بخار، اتصالات، اتصالات و سایر دستگاه ها، افزایش خطر حوادث و بلایای طبیعی در تاسیسات خطرناک صنعتی و غیره.

حل مشکل اندازه گیری جریان بخار مرطوب

فقط تصمیم درستاجرای حسابداری قابل اعتماد و قابل اعتماد اندازه شناسی توان حرارتی و جریان جرمی بخار اشباع مرطوب به روش زیر است:

1) جداسازی بخار مرطوب با استفاده از جداکننده و تخلیه کندانس؛

2) اندازه گیری میزان جریان بخار اشباع خشک با هر دبی سنج مناسب.

3) اندازه گیری جریان میعانات با هر دبی سنج مناسب.

4) محاسبه نرخ جریان جرمی و قدرت حرارتی بخار و میعانات.

5) یکپارچه سازی پارامترها در طول زمان، بایگانی و تولید پروتکل های اندازه گیری.

اندازه گیری جریان میعانات گازی باید در قسمتی از خط لوله میعانات گازی انجام شود که در آن از حالت تک فاز میعانات اطمینان حاصل شود (بدون بخار فلاش)، به عنوان مثال، پس از یک مخزن میعانات گازی (گیرنده) متصل به جو (لوله تخلیه) ، با استفاده از پمپ میعانات گازی یا تله میعانات پمپاژ.

اندازه گیری جریان ضربانی

اندازه‌گیری جریان‌های در حال تغییر (تپشی) با دبی‌سنج‌های اختلاف فشار متغیر در برخی موارد می‌تواند به مقادیر غیرقابل قبولی برسد. این به دلیل تعداد زیادیمنابع خطا: تأثیر رابطه درجه دوم بین سرعت جریان و افت فشار، تأثیر شتاب محلی، تأثیر پدیده‌های صوتی و لوله‌های ضربه (اتصال). بنابراین، بند 6.3.1 GOST R 8.586.1-2005 "اندازه گیری جریان و کمیت مایعات و گازها با استفاده از روش فشار دیفرانسیل" بیان می کند که: "جریان باید ثابت یا به آرامی در طول زمان تغییر کند."

اندازه گیری دبی ضربانی با فلومترهای گردابی مشکلی نیست، زیرا این فلومترها هنگام اندازه گیری جریان بخار سرعت پاسخ کافی دارند. محدوده فرکانس ریزش گرداب از بدنه بلوف هنگام اندازه گیری جریان بخار صدها و هزاران هرتز است که مربوط به فواصل زمانی از واحد تا ده ها میلی ثانیه است. مدارهای الکترونیکی مدرن فلومترهای گردابی طیف سیگنال را در 3-7 دوره از یک سیگنال گردابی سینوسی تجزیه و تحلیل می کنند و پاسخی را در کمتر از 30-70 میلی ثانیه ارائه می دهند که برای نظارت بر فرآیندهای سریع کافی است.

اندازه گیری جریان بخار گذرا

حالت های راه اندازی خط لوله با گرمایش خط لوله با بخار اشباع یا فوق گرم و تشکیل شدید میعانات مرتبط است. وجود میعانات هم خود خطوط لوله بخار و هم اتصالات، اتصالات و سایر وسایل نصب شده بر روی خط لوله بخار را در معرض خطر شوک های هیدرولیکی از انواع جنبشی و ترمودینامیکی در هنگام تماس بخار با میعانات قرار می دهد. تخلیه خطوط بخار نه تنها در حالت گرم کردن و راه اندازی، بلکه در حین کار عادی کاملاً ضروری است. در این حالت جداسازی میعانات تشکیل شده در شرایط گذرا با استفاده از جداکننده‌های بخار و تله‌های بخار، همراه با تولید بخار اشباع خشک، حذف میعانات را تضمین می‌کند که می‌تواند توسط یک دبی سنج مایع از هر نوع مناسب برای این کار اندازه‌گیری شود. محیط زیست

وجود چگالش در بخار مرطوب یک تهدید جدی برای چکش آب است. در این حالت، هم تشکیل پلاگ میعانات و هم تراکم آنی بخار در تماس با مایع امکان پذیر است. فلومتر در دستگاه های محدود کننده از چکش آب نمی ترسند، اما با دستگاه های گرداب تا حدودی دشوارتر است. واقعیت این است که در فلومترهای گردابی بر اساس ضربان فشار، عناصر حساس در زیر یک غشای نازک قرار دارند و بنابراین از چکش آب محافظت نمی شوند. سازندگان، به عنوان یک قاعده، صادقانه در مورد این هشدار می دهند و یادآوری می کنند که ضمانت دستگاه در این مورد نامعتبر است. در فلومترهای گردابی بر اساس تنش های خمشی، عنصر حساس از محیط اندازه گیری شده جدا می شود و در صورت برخورد چکش آبی آسیبی به آن وارد نمی شود.

در حال حاضر صدها سازنده فلومترهای گردابی در بازار شناخته شده اند، اما پیشروان جهانی در توسعه و تولید این نوع دستگاه ها شرکت Yokogawa Electric (ژاپن)، Endress+Hauser (آلمان) و EMCO (ایالات متحده آمریکا) هستند.

1. اندازه گیری جریان بخار آب

محاسبه دستگاه محدود کننده برای اندازه گیری دبی (Q 0) بخار آب به روش زیر انجام می شود.

تعیین داده های از دست رفته برای محاسبات

فشار مطلق محیط اندازه گیری شده در مقابل دستگاه محدود کننده به صورت مجموع فشار فشاری و فشار اضافی تعیین می شود.

فشار هوا کجاست (P b = 1 kgf/cm 2 = 9.8066 * 10 4 Pa)؛

فشار اضافی ().

چگالی محیط اندازه گیری شده در شرایط عملیاتی (و t=340 0 C).

پیوست 3

ما مقدار D مربوط به دمای عملیاتی t = 340 0 C ماده در خط لوله را با استفاده از فرمول تعیین می کنیم:

قطر داخلی خط لوله در مقابل دستگاه محدود کننده در دمای t = 20 0 C (D = 200 میلی متر) کجاست.

میانگین ضریب انبساط حرارتی خطی ماده دستگاه محدود کننده (خط لوله) در محدوده 20 تا t°C، 1/deg

t دمای محیط اندازه گیری شده در مقابل دستگاه محدود کننده است (t = 340 0 C).

ویسکوزیته دینامیکی محیط اندازه گیری شده در شرایط عملیاتی

دما، 0 درجه سانتیگراد
ویسکوزیته دینامیک، 10 -5 Pa *s

قبول می کنیم.

شاخص آدیاباتیک را برابر با k = 1.38 می گیریم.

ما نازل دستگاه باریک را با توجه به ملاحظات زیر می پذیریم

الف) در مقادیر یکسان مدول و افت فشار، نازل اجازه می دهد تا سرعت جریان بالاتری نسبت به دیافراگم اندازه گیری شود و در D ? 300 میلی متر نیز دقت اندازه گیری بالاتری را در مقایسه با دیافراگم (به خصوص با ماژول های کوچک) ارائه می دهد.

ب) در مقادیر مشابه ماژول و سرعت جریان، افت فشار در نازل به طور قابل توجهی کمتر از دیافراگم است.

ج) دقت اندازه گیری جریان گازها و بخار هنگام استفاده از نازل بیشتر از هنگام استفاده از دیافراگم است.

د) تغییر یا آلودگی مشخصات ورودی دهانه در حین کار بر ضریب جریان دیافراگم به میزان بسیار بیشتری نسبت به ضریب جریان نازل تأثیر می گذارد.

1.3. حد بالایی اندازه گیری فشارسنج دیفرانسیل Q P (Q OP، Q NI، Q MP) با توجه به بزرگترین دبی اندازه گیری شده مشخص شده Q max = 0.8 m 3 / s = 2880 m 3 / h انتخاب می شود تا مقدار استاندارد Q P نزدیکترین بزرگتر نسبت به مقدار Q m ax است. بنابراین، Q P = 3200 m 3 / h را می پذیریم.

1.4. ما ماژول دستگاه محدودیت را به دلایل زیر می پذیریم:

هنگام استفاده از نازل ها و نازل های ونتوری، عدم دقت DQ تصحیح عدد رینولدز کمترین تأثیر را بر ضریب جریان دارد که 0.5 ? متر؟ 0.65.

بنابراین m = 0.5 را می پذیریم.

1.5. از مقدار m محاسبه می کنم:

ضریب مصرف a I طبق فرمول:

a I = 0.9100 + 0.6258m - 1.4m 2 + 1.6667m 3، با m = 0.5 a I = 1.0812;

مقدار ضریب جریان b طبق فرمول:

a = a AND *k 2،

که در آن k 2 ضریب تصحیح زبری لوله است (k2 = 1.005).

کلید آنالوگ فشار بخار

a = 0.0812 * 1.005 = 1.0866.

1.6. ما حداکثر افت فشار اسمی DRn گیج فشار دیفرانسیل را تعیین می کنیم. اجازه دهید افت فشار مجاز در دستگاه محدود کننده در بالاترین دبی اندازه گیری شده Qmax داده شود.

ما افت فشار مجاز P PD را با سرعت جریان برابر با حد بالای اندازه گیری فشار سنج دیفرانسیل Q P = 3200 m3 /h تعیین می کنیم.

حداکثر فشار دیفرانسیل گیج فشار دیفرانسیل DRn از تعدادی اعداد استاندارد انتخاب می شود. بنابراین، DRn = 250 کیلو پاسکال.

1.7. عدد رینولدز را با دبی برابر Q CP = 2520 m 3 / h تعیین می کنیم.

چون عدد رینولدز محاسبه شده > برای یک ماژول معین m = 0.5، سپس محاسبه را ادامه می دهیم.

1.8. ما بیشترین افت فشار را در دستگاه محدود کننده برای گیج های فشار دیفرانسیل حلقه، دم و غشاء با استفاده از فرمول تعیین می کنیم:

1.9. ما ضریب تصحیح را با استفاده از فرمول تعیین می کنیم:

1.10. محاسبه نسبت

1.11. ما ضریب تصحیح را با استفاده از فرمول تعیین می کنیم:

1.12. مقدار مورد نظر d 20 قطر دهانه دستگاه محدودکننده را در دمای 20 درجه سانتیگراد (با چهار رقم قابل توجه) محاسبه می کنیم:

1.13. برای گیج های فشار دیفرانسیل شناور پر از جیوه، که بالای آن گازی با چگالی 14 کیلوگرم بر متر مکعب وجود دارد، یا با روغن، که بالای آن گازی با چگالی 0.9 کیلوگرم بر متر مکعب وجود دارد، و همچنین برای حلقه. گیج های فشار، زنگ، دم و دیفرانسیل غشایی، نرخ جریان حجمی مربوط به بالاترین افت فشار را تعیین می کنیم.

تأثیر مدارهای سوئیچینگ بخاری های واحد قدرت بر راندمان حرارتی گرمایش

اولین مرحله از محاسبه PTS تعیین حالت بخار آب در مراحل توربین است. برای انجام این کار، فرآیند عملیات بخار در توربین را در نمودار h، S بسازید. ما از روش ...

نوسازی سیستم تامین برق کارخانه سیمان

تعادل حرارتی انجام می شود: مطابق با VNTP 06-86، پارامترهای بخار را انتخاب می کنیم: T=187.9 0C P=1.2MPa که در آن ظرفیت حرارتی نفت کوره بر حسب kcal/(kg*0C) با فرمول cT=0.415 محاسبه می شود. +0.0006*t، t سوخت دما، 0C است. میانگین دمای نفت کوره زمستان - 20 - تابستان - 20 ...

پروژه نیروگاه چگالشی 450 مگاواتی در نازاروو

ضریب تولید کم توان استخراج حرارتی برابر است با: برای اولین استخراج: (4) آنتالپی در خروجی توربین کجاست، kJ/kg.

- آنتالپی بخار در ورودی سوپرهیتر، کیلوژول بر کیلوگرم؛ - آنتالپی بخار در خروجی سوپرهیتر، kJ/kg...

پروژه CHP با ظرفیت 500 مگاوات

پروژه CHPP با توسعه ACS ثابت

جریان بخار به توربین با فرمول تعیین می شود: . سپس: kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، kg/s، کیلوگرم بر ثانیه توان تولیدی در توربین: =80 مگاوات - توان ...

طراحی GRES

ضریب استفاده ناکافی از توان استخراج حرارتی به بخاری شبکه پایین: (2.21) که در آن iotb7 آنتالپی بخار در استخراج به بخاری شبکه پایینی از جدول 2.2، kJ/kg است. ik آنتالپی بخار در کندانسور از جدول 2.2 است...

در این پروژه کورس از روش دیفرانسیل فشار متغیر برای اندازه گیری دبی بخار استفاده می شود. این روش مبتنی بر این واقعیت است که جریان بخار در یک خط لوله ...

طراحی سیستم های کنترل جریان بخار و دما

برای اندازه گیری دمای بخار، از دماسنج ترموالکتریک - ترموکوپل XK (قطره های کرومل) استفاده می کنیم. ترموکوپل دو هادی (ترموالکترود) است که از فلزات مختلف ساخته شده و در یک نقطه لحیم شده اند...

طراحی مدار حرارتی نیروگاه حرارتی برای یک شرکت صنعتی و یک منطقه مسکونی

اندازه گیری جریان و جرم مواد (مایع، گاز، دانه، جامد، بخار و غیره) به طور گسترده هم در عملیات موجودی و گزارش دهی و هم در نظارت، تنظیم و مدیریت فرآیندهای تکنولوژیکی استفاده می شود.

توسعه دبی سنج دیفرانسیل فشار متغیر با لوله ونتوری

برای تعیین ضریب ویسکوزیته دینامیکی h لازم است دمای کاهش یافته بخار آب فوق گرم tpr و فشار کاهش یافته ppr محاسبه شود. با توجه به کتاب مرجع: که در آن t دمای بخار آب است، ? t=500?C....

محاسبه نمودار پایه حرارتی و شاخص های فنی و اقتصادی نیروگاه (واحد نیروگاه با توربین PT-135/165-130/15)

دی ایراتور توربین بخار واحد قدرت تعیین جریان اولیه بخار به توربین. ضریب استفاده کم از ظرفیت استخراج صنعتی: ; که در آن Hi=i0-ik، hpr=i0-i3 اختلافات حرارتی استفاده شده در جریان بخار هستند. Hi=3471.4-2063.26 =1408.14 kJ/kg. hpr=3471...

محاسبه مدار عامل هسته ای نیروگاه

مقدار بخار گرفته شده برای نیازهای فناوری نیروگاه های هسته ای دو مداره (مصرف بخار برای نیازهای خود SN) با قدرت نیروگاه هسته ای، ویژگی های اصل عملیات نیروگاه هسته ای تعیین می شود. نیروگاه در نظر گرفته شده و نیروگاه هسته ای به عنوان یک کل ...

محاسبه مدار حرارتی توربین K-800-240

محاسبه یک نمودار حرارتی پایه با استفاده از روش تقریب های متوالی بر اساس ارزیابی اولیه جریان بخار به توربین با استفاده از نمودار رژیم یا با استفاده از فرمول های تقریبی است.

محاسبه سیلندر فشار پایین (LPC) توربین K-300-240-1

نمودار حرارتینصب بر اساس نمونه اولیه پذیرفته می شود. تعداد انتخاب ها، فشار بخار در انتخاب ها و جریان بخار در هر انتخاب مطابق جداول ارائه شده در پیوست انتخاب شده است.

انرژی حرارتییک سیستم اندازه گیری حرارت است که دو قرن پیش اختراع و مورد استفاده قرار گرفت. قانون اساسی برای کار با این مقدار این بود که انرژی حرارتی حفظ می شود و نمی تواند به سادگی ناپدید شود، اما می تواند به نوع دیگری از انرژی تبدیل شود.

چندین مورد به طور کلی پذیرفته شده است واحدهای انرژی حرارتی. آنها عمدتاً در بخش های صنعتی مانند. رایج ترین آنها در زیر توضیح داده شده است:

هر واحد اندازه گیری که در سیستم SI گنجانده شده است، هدفی در تعیین مقدار کل یک یا نوع دیگری از انرژی، مانند گرما یا الکتریسیته دارد. زمان و کمیت اندازه گیری بر این مقادیر تأثیر نمی گذارد، به همین دلیل است که می توان از آن ها هم برای انرژی مصرف شده و هم برای انرژی مصرف شده استفاده کرد. علاوه بر این، هرگونه انتقال و دریافت و همچنین تلفات نیز در چنین مقادیری محاسبه می شود.

واحدهای اندازه گیری انرژی حرارتی در کجا استفاده می شود؟

واحدهای انرژی به گرما تبدیل می شوند

برای اهداف توضیحی، در زیر مقایسه‌ای از شاخص‌های مختلف SI محبوب با انرژی حرارتی وجود دارد:

• 1 GJ برابر با 0.24 Gcal است که در معادل الکتریکی برابر با 3400 میلیون کیلووات در ساعت است. در معادل انرژی حرارتی، 1 GJ = 0.44 تن بخار.
• در همان زمان، 1 Gcal = 4.1868 GJ = 16000 میلیون کیلووات در ساعت = 1.9 تن بخار؛
• 1 تن بخار معادل 2.3 GJ = 0.6 Gcal = 8200 کیلو وات در ساعت است.

در این مثال، مقدار داده شده بخار به عنوان تبخیر آب پس از رسیدن به 100 درجه سانتیگراد در نظر گرفته می شود.

برای محاسبه مقدار گرما از اصل زیر استفاده می شود: برای به دست آوردن اطلاعات در مورد مقدار گرما از آن در گرم کردن مایع استفاده می شود و پس از آن جرم آب در دمای جوانه زنی ضرب می شود. اگر در SI جرم یک مایع بر حسب کیلوگرم اندازه گیری شود و اختلاف دما بر حسب درجه سانتیگراد باشد، نتیجه چنین محاسباتی مقدار گرما بر حسب کیلو کالری خواهد بود.

اگر نیاز به انتقال انرژی حرارتی از یک جسم فیزیکی به جسم دیگر وجود دارد و می خواهید از تلفات احتمالی آن مطلع شوید، باید جرم گرمای دریافتی ماده را در دمای افزایش ضرب کنید و سپس محصول را پیدا کنید. از مقدار حاصل توسط " ظرفیت گرمایی ویژه» مواد