G. I. Sychev
Áramlásmérők osztályvezető
Spirax-Sarco Engineering LLC

A vízgőz tulajdonságai
Áramlásmérési problémák

Ultrahangos áramlásmérők
Vortex mérők
Más típusú áramlásmérők

A gőzáram mérésének pontossága számos tényezőtől függ. Az egyik ilyen a szárazság mértéke. Ezt a mutatót gyakran figyelmen kívül hagyják a mérő- és mérőműszerek kiválasztásakor, és hiába. A tény az, hogy a telített nedves gőz alapvetően kétfázisú közeg, és ez számos problémát okoz tömegáramának és hőenergiájának mérésében. Hogyan lehet megoldani ezeket a problémákat, ma kitaláljuk.

A vízgőz tulajdonságai

Kezdésként definiáljuk a terminológiát, és megtudjuk, mik a nedves gőz jellemzői.

Telített gőz - vízzel termodinamikai egyensúlyban lévő vízgőz, amelynek nyomása és hőmérséklete egymással összefügg, és a telítési görbén találhatók (1. ábra), amely meghatározza a víz forráspontját adott nyomáson.

Túlhevített gőz - adott nyomáson a víz forráspontja feletti hőmérsékletre melegített vízgőz, amelyet például telített gőzből további melegítéssel nyernek.

Száraz telített gőz (1. ábra) - színtelen átlátszó gáz, homogén, azaz. homogén környezet. Ez bizonyos mértékig absztrakció, mivel nehezen beszerezhető: a természetben csak geotermikus forrásokban fordul elő, és a gőzkazánok által termelt telített gőz nem száraz - a szárazság fokának jellemző értékei a modern kazánok 0,95-0,97. Leggyakrabban a szárazság mértéke még alacsonyabb. Ráadásul a száraz telített gőz metastabil: kívülről hőt szállítva könnyen túlhevül, hő felszabadulásakor pedig nedvesen telítetté válik.

1. ábra Vízgőztelítési vonal

A nedves telített gőz (2. ábra) száraz telített gőz és szuszpendált finom folyadék mechanikai keveréke, amely a gőzzel termodinamikai és kinetikai egyensúlyban van. A gázfázis sűrűségének ingadozása, az idegen részecskék jelenléte, beleértve az elektromos töltéseket - ionokat - hordozó részecskéket, kondenzációs központok kialakulásához vezet, amelyek természetükben homogének. A telített gőz nedvességtartalmának növekedésével például hőveszteség vagy nyomásnövekedés következtében a legkisebb vízcseppek kondenzációs központokká válnak, és fokozatosan megnövekednek a méretük, a telített gőz pedig heterogénné, azaz. kétfázisú közeg (gőz-kondenzátum keverék) köd formájában. A telített gőz, amely a gőz-kondenzátum keverék gázfázisa, mozgása során mozgási és hőenergiájának egy részét átadja a folyadékfázisnak. Az áramlás gázfázisa térfogatában szállítja a folyékony fázis cseppjeit, de az áramlás folyadékfázisának sebessége lényegesen kisebb, mint a gőzfázisának sebessége. A nedves telített gőz határfelületet képezhet, például a gravitáció hatására. A vízszintes és függőleges csővezetékekben a gőzkondenzáció során kialakuló kétfázisú áramlás szerkezete a gáz- és folyadékfázis arányának függvényében változik (3. ábra).

2. ábra A vízgőz PV diagramja

3. ábra Kétfázisú áramlás felépítése vízszintes csővezetékben

A folyadékfázis áramlásának jellege a súrlódási erők és a gravitációs erők arányától függ, és vízszintesen elhelyezkedő csővezetékben (4. ábra) nagy gőzsebesség mellett a kondenzátum áramlása filmszerű maradhat, mint a függőleges csőben, átlagosan spirális alakot tud felvenni (5. ábra), és alacsony filmáramlásnál csak a csővezeték felső belső felületén figyelhető meg, az alsóban pedig folyamatos áramlás, "folyam" keletkezik.

Így általános esetben a gőz-kondenzátum keverék áramlása mozgás közben három komponensből áll: száraz telített gőzből, cseppek formájában lévő folyadékból az áramlás magjában, és folyadékból film vagy sugár formájában. a csővezeték falai. Mindegyik fázisnak megvan a maga sebessége és hőmérséklete, míg a gőz-kondenzátum keverék mozgása a fázisok relatív csúszását okozza. A munkák bemutatják a nedves telített gőz gőzvezetékében történő kétfázisú áramlás matematikai modelljeit.

4. ábra Kétfázisú áramlás felépítése függőleges csővezetékben

5. ábra A kondenzátum spirális mozgása.

Áramlásmérési problémák

A nedves telített gőz tömegáramának és hőenergiájának mérése a következő problémákkal jár:
1. A nedves telített gőz gáz- és folyadékfázisai különböző sebességgel mozognak, és a csővezeték változó ekvivalens keresztmetszeti területét foglalják el;
2. A telített gőz sűrűsége a páratartalom növekedésével növekszik, és a nedves gőz sűrűségének függése a nyomástól különböző szárazsági fokok esetén nem egyértelmű;
3. A telített gőz fajlagos entalpiája a nedvességtartalmának növekedésével csökken.
4. Nehéz meghatározni a nedves telített gőz szárazsági fokát egy patakban.

Ugyanakkor a nedves telített gőz szárazságának növelése két jól ismert módon lehetséges: a gőz „gyúrásával” (a nedves gőz nyomásának és ennek megfelelően a hőmérsékletének csökkentésével) nyomáscsökkentő szelep segítségével, ill. a folyékony fázis elválasztása gőzleválasztó és gőzfogó segítségével. A modern gőzleválasztók a nedves gőz közel 100%-os párátlanítását biztosítják.
A kétfázisú közegek áramlási sebességének mérése rendkívül nehéz feladat, amely még nem lépte túl a kutatólaboratóriumok határait. Ez különösen vonatkozik a gőz-víz keverékre.
A legtöbb gőzmérő nagysebességű, i.e. mérje meg a gőz áramlási sebességét. Ide tartoznak a változtatható nyomású áramlásmérők nyílásos eszközökön, vortex, ultrahangos, tachometriás, korrelációs, sugáráramlásmérők. A Coriolis és a termikus áramlásmérők, amelyek közvetlenül mérik az áramló közeg tömegét, elkülönülnek egymástól.
Nézzük meg, hogyan teljesítenek a különböző típusú áramlásmérők a nedves gőz kezelésében.

Változó nyomású áramlásmérők

A gőzáram mérésének fő eszközei továbbra is a nyílásokon alapuló változó nyomású áramlásmérők (membránok, fúvókák, Venturi-csövek és egyéb helyi hidraulikus ellenállások). Azonban a GOST R 8.586.1-2005 „Folyadékok és gázok áramlási sebességének és mennyiségének mérése nyomásesés módszerrel” 6.2. alszakaszának megfelelően: A szabványos szűkítő eszközök használatának feltételei szerint a szabályozott „közeg egyfázisúnak és homogénnek kell lennie fizikai tulajdonságaiban”:
Ha a csővezetékben kétfázisú gőz és víz közeg van, a hűtőfolyadék áramlási sebességének normalizált pontosságú, változó nyomásesésű eszközökkel történő mérése nem biztosított. Ebben az esetben "lehetne beszélni a nedves gőzáram gőzfázisának (telített gőz) mért áramlási sebességéről ismeretlen szárazsági fokon" .
Így az ilyen áramlásmérők használata a nedves gőz áramlásának mérésére megbízhatatlan leolvasásokhoz vezet.
A munka során a szűkítő eszközökön alapuló, változtatható nyomásesésű áramlásmérőkkel végzett nedves gőz mérése során fellépő módszertani hiba (1 MPa nyomáson 12%-ig, 0,8 szárazsági fokig) felmérése történt.

Ultrahangos áramlásmérők

A folyadékok és gázok áramlásának mérésére sikeresen alkalmazott ultrahangos áramlásmérők még nem találtak széles körű alkalmazást a gőzáramlás mérésében, annak ellenére, hogy egyes típusaik kereskedelmi forgalomban kaphatók, vagy a gyártó bejelentette. A probléma az, hogy az ultrahangos sugárnyaláb frekvenciaeltolásán alapuló Doppler mérési elvet megvalósító ultrahangos áramlásmérők nem alkalmasak túlhevített és száraz telített gőz mérésére a nyalábvisszaverődéshez szükséges áramlási inhomogenitások hiánya, illetve az áramlás mérése miatt. A nedves gőz sebessége erősen alulbecsüli a leolvasást a gáz- és folyadékfázis sebességének különbsége miatt. Éppen ellenkezőleg, az impulzus típusú ultrahangos áramlásmérők nem alkalmazhatók nedves gőzre az ultrahangsugár vízcseppeken való visszaverődése, szóródása és törése miatt.

Vortex mérők

A különböző gyártók Vortex mérői eltérően viselkednek a nedves gőz mérése során. Ezt mind a primer áramlás-átalakító kialakítása, mind az örvényérzékelés elve, mind az elektronikus áramkör, mind pedig a szoftver tulajdonságai határozzák meg. A kondenzátum hatása az érzékelőelem működésére alapvető. Egyes terveknél „komoly problémák merülnek fel a telített gőz áramlásának mérése során, ha gáz- és folyadékfázis is van a csővezetékben. A víz a csőfalak mentén koncentrálódik, és zavarja a csőfallal egy szintben elhelyezett nyomásérzékelők normál működését. Más kiviteleknél a kondenzvíz eláraszthatja az érzékelőt, és teljesen blokkolhatja az áramlás mérését. De egyes áramlásmérők esetében ez gyakorlatilag nem befolyásolja a leolvasást.
Ezenkívül a blöff testre eső kétfázisú áramlás örvényfrekvenciák egész spektrumát képezi, amelyek mind a gázfázis sebességéhez, mind a folyadékfázis sebességéhez (az áramlási mag és a film csepp alakjához) kapcsolódnak. vagy sugárzó falközeli régió) nedves telített gőz. Ebben az esetben a folyadékfázis örvényjelének amplitúdója meglehetősen jelentős lehet, és ha az elektronikus áramkör nem foglalja magában a jel digitális szűrését spektrális elemzéssel és egy speciális algoritmussal a gázhoz kapcsolódó "igazi" jel kinyerésére. az áramlási fázis, ami az egyszerűsített áramlásmérő modellekre jellemző, majd a fogyasztás súlyos alulbecslése. Az örvényáramlásmérők legjobb modelljei DSP (Digital Signal Processing) és SSP (Fast Fourier Transform Based Spectral Signal Processing) rendszerekkel rendelkeznek, amelyek nemcsak a jel-zaj arányt javítják, kiemelik az „igazi” örvényjelet, de kiküszöbölik is. a csővezeték rezgésének és az elektromos interferencia hatása.
Annak ellenére, hogy a vortex áramlásmérőket egyfázisú közeg áramlási sebességének mérésére tervezték, a cikk bemutatja, hogy használhatók kétfázisú közeg áramlási sebességének mérésére, beleértve a gőzt és a vízcseppeket, a metrológiai érték némi romlása mellett. jellemzők.
Az EMCO és a Spirax Sarco kísérleti vizsgálatai szerint 0,9 feletti szárazsági fokú nedves telített gőz homogénnek tekinthető, és a PhD és VLM áramlásmérők pontosságának (±0,8-1,0%), tömegáramnak és hőteljesítménynek köszönhetően homogénnek tekinthető. A leolvasások a -ban normalizált hibák határain belül lesznek.
Ha a szárazság mértéke 0,7-0,9, ezeknek az áramlásmérőknek a tömegáram mérésének relatív hibája elérheti a tíz százalékot vagy még többet is.
Más tanulmányok például optimistább eredményt adnak - a nedves gőz tömegáramának Venturi fúvókákkal történő mérésének hibája a gőzáramlásmérők kalibrálására szolgáló speciális berendezésen ± 3,0% -on belül van 0,84 feletti szárazsági fokú telített gőz esetén. .
Az örvényáramlásmérő érzékelőelemének, például az érzékelőszárnynak a kondenzvízzel való elzárásának elkerülése érdekében egyes gyártók azt javasolják, hogy az érzékelőt úgy állítsák be, hogy az érzékelőelem tengelye párhuzamos legyen a gőz/kondenzátum interfésszel.

Más típusú áramlásmérők

A változtatható differenciál/változtatható területű áramlásmérők, rugóterhelésű csappantyús áramlásmérők és változtatható területű célpontok nem teszik lehetővé a kétfázisú közeg mérését az áramlási út esetleges eróziós kopása miatt a kondenzátum mozgása során.
Elvileg csak a Coriolis típusú tömegárammérőkkel lehetne kétfázisú közeget mérni, de a tanulmányok azt mutatják, hogy a Coriolis áramlásmérők mérési hibái nagymértékben függenek a fázisfrakciók arányától, és „egy univerzális áramlásmérőt próbálnak kifejleszteni többfázisú közegekhez. zsákutcába vezet." Ezzel párhuzamosan a Coriolis áramlásmérőket intenzíven fejlesztik, és talán hamarosan sikerrel járnak, de ilyen ipari mérőműszerek egyelőre nincsenek a piacon.

Folytatjuk.

Irodalom:
1 Rainer Hohenhaus. Mennyire hasznosak a gőzmérések a nedves gőzterületen? // METRA Energie-Messtechnik GmbH, 2002. november.
2. Jó gyakorlati útmutató Az energiafogyasztási költségek csökkentése gőzméréssel. // Ref. GPG018, Queen's Printer and Controller of HMSO, 2005
3. Kovalenko A.V. Kétfázisú nedves gőzáramlás matematikai modellje gőzvezetékekben.
4. Tong L. Hőátadás forrás közben és kétfázisú áramlás.- M.: Mir, 1969.
5. Hőátadás kétfázisú áramlásban. Szerk. D. Butterworth és G. Hewitt.// M .: Energy, 1980.
6. Lomshakov A.S. Gőzkazánok tesztelése. Szentpétervár, 1913.
7. Jesse L. Yoder. Mérők használata a gőzáramlás mérésére// Plant Engineering, - 1998. április.
8. GOST R 8.586.1-2005. Folyadékok és gázok áramlásának és mennyiségének mérése nyomáskülönbség módszerrel.
9. Koval N.I., Sharoukhova V.P. A telített gőz mérésének problémáiról.// UTSSMS, Uljanovszk
10. Kuznyecov Yu.N., Pevzner V.N., Tolkachev V.N. Telített gőz mérése szűkítő eszközökkel // Hőenergetika. - 1080.- №6.
11. Robinshtein Yu.V. A gőz kereskedelmi méréséről gőzhőellátó rendszerekben.// A 12. tudományos és gyakorlati konferencia anyaga: Folyadék-, gáz- és gőzáramlás mérésének javítása, - Szentpétervár: Borey-Art, 2002.
12. Abarinov, E. G., K. S. Sarelo. Módszertani hibák a nedves gőz energiájának hőmérőkkel történő mérésében száraz telített gőz esetén // Izmeritelnaya tekhnika. - 2002. - 3. sz.
13. Bobrovnik V.M. Érintkezés nélküli áramlásmérők "Dnepr-7" folyadékok, gőz és kőolajgáz elszámolására. //Energiahordozók kereskedelmi elszámolása. 16. Nemzetközi Tudományos és Gyakorlati Konferencia anyagai, Szentpétervár: Borey-Art, 2002.
14. DigitalFlow™ XGS868 gőzáram-távadó. N4271 Panametrics, Inc., 4/02.
15. Bogush M.V. Az örvényáramlás mérésének fejlesztése Oroszországban.
16. Műszaki adatok könyv III, 12. fejezet, Two Phase Flow Patterns, Wolverine Tube, Inc. 2007
17. P-683 "A hőenergia és a hűtőfolyadék elszámolásának szabályai", M.: MPEI, 1995.
18. A. Amini és I. Owen. Kritikus áramlású Venturi fúvókák használata telített nedves gőzzel. //Flow Meas. lnstrum., Vol. 6, sz. 1, 1995
19. Kravchenko VN, Rikken M. Áramlásmérés Coriolis áramlásmérőkkel kétfázisú áramlás esetén.//Energiahordozók kereskedelmi elszámolása. XXIV nemzetközi tudományos és gyakorlati konferencia, - St. Petersburg: Borey-Art, 2006.
20. Richard Thorn. áramlásmérések. CRC Press LLC, 1999

A gőzáram mérésének pontossága számos tényezőtől függ. Az egyik ilyen a szárazság mértéke. Ezt a mutatót gyakran figyelmen kívül hagyják a mérő- és mérőműszerek kiválasztásakor, és teljesen hiába. A tény az, hogy a telített nedves gőz alapvetően kétfázisú közeg, és ez számos problémát okoz tömegáramának és hőenergiájának mérésében. Hogyan lehet megoldani ezeket a problémákat, ma kitaláljuk.

A vízgőz tulajdonságai

Kezdésként definiáljuk a terminológiát, és megtudjuk, mik a nedves gőz jellemzői.

A telített gőz a vízzel termodinamikai egyensúlyban lévő vízgőz, amelynek nyomása és hőmérséklete összefügg, és a telítési görbén helyezkedik el (1. ábra), amely meghatározza a víz forráspontját adott nyomáson.

Túlhevített gőz - adott nyomáson a víz forráspontja feletti hőmérsékletre melegített vízgőz, amelyet például telített gőzből további melegítéssel nyernek.

A száraz telített gőz (1. ábra) színtelen átlátszó gáz, homogén, i.e. homogén környezet. Ez bizonyos mértékig absztrakció, mivel nehezen beszerezhető: a természetben csak geotermikus forrásokban fordul elő, és a gőzkazánok által termelt telített gőz nem száraz - a szárazság fokának jellemző értékei a modern kazánok 0,95-0,97. Leggyakrabban a szárazság mértéke még alacsonyabb. Ezenkívül a száraz telített gőz metastabil: ha kívülről hőt szolgáltatunk, könnyen túlhevül, hő felszabadulásakor pedig nedvesen telítetté válik:

1. ábra Vízgőztelítési vonal

A nedves telített gőz (2. ábra) száraz telített gőz és szuszpendált finom folyadék mechanikai keveréke, amely a gőzzel termodinamikai és kinetikai egyensúlyban van. A gázfázis sűrűségének ingadozása, az idegen részecskék jelenléte, beleértve az elektromos töltéseket - ionokat - hordozó részecskéket, kondenzációs központok kialakulásához vezet, amelyek természetükben homogének. A telített gőz nedvességtartalmának növekedésével például hőveszteség vagy nyomásnövekedés következtében a legkisebb vízcseppek kondenzációs központokká válnak, és fokozatosan megnövekednek a méretük, a telített gőz pedig heterogénné, azaz. kétfázisú közeg (gőz-kondenzátum keverék) köd formájában. A telített gőz, amely a gőz-kondenzátum keverék gázfázisa, mozgása során mozgási és hőenergiájának egy részét átadja a folyadékfázisnak. Az áramlás gázfázisa térfogatában szállítja a folyékony fázis cseppjeit, de az áramlás folyadékfázisának sebessége lényegesen kisebb, mint a gőzfázisának sebessége. A nedves telített gőz határfelületet képezhet, például a gravitáció hatására. A vízszintes és függőleges csővezetékekben a gőzkondenzáció során kialakuló kétfázisú áramlás szerkezete a gáz- és folyadékfázis arányának függvényében változik (3. ábra):


2. ábra A vízgőz PV diagramja

3. ábra Kétfázisú áramlás felépítése vízszintes csővezetékben

A folyadékfázis áramlásának jellege a súrlódási erők és a gravitációs erők arányától függ, és vízszintesen elhelyezkedő csővezetékben (4. ábra) nagy gőzsebesség mellett a kondenzátum áramlása filmszerű maradhat, mint a függőleges csőben, átlagosan spirális alakot tud felvenni (5. ábra), és alacsony filmáramlásnál csak a csővezeték felső belső felületén figyelhető meg, az alsóban pedig folyamatos áramlás, "folyam" keletkezik.

Így általános esetben a gőz-kondenzátum keverék áramlása mozgás közben három komponensből áll: száraz telített gőzből, cseppek formájában lévő folyadékból az áramlás magjában, és folyadékból film vagy sugár formájában. a csővezeték falai. Mindegyik fázisnak megvan a maga sebessége és hőmérséklete, míg a gőz-kondenzátum keverék mozgása a fázisok relatív csúszását okozza. A munkák bemutatják a nedves telített gőz gőzvezetékében történő kétfázisú áramlás matematikai modelljeit.

4. ábra Kétfázisú áramlás felépítése függőleges csővezetékben

5. ábra A kondenzátum spirális mozgása.

Áramlásmérési problémák

A nedves telített gőz tömegáramának és hőenergiájának mérése a következő problémákkal jár:
1. A nedves telített gőz gáz- és folyadékfázisai különböző sebességgel mozognak, és a csővezeték változó ekvivalens keresztmetszeti területét foglalják el;
2. A telített gőz sűrűsége a páratartalom növekedésével növekszik, és a nedves gőz sűrűségének függése a nyomástól különböző szárazsági fokok esetén nem egyértelmű;
3. A telített gőz fajlagos entalpiája a nedvességtartalmának növekedésével csökken.
4. Nehéz meghatározni a nedves telített gőz szárazsági fokát egy patakban.

Ugyanakkor a nedves telített gőz szárazságának növelése két jól ismert módon lehetséges: a gőz „gyúrásával” (a nedves gőz nyomásának és ennek megfelelően a hőmérsékletének csökkentésével) nyomáscsökkentő szelep segítségével, ill. a folyékony fázis elválasztása gőzleválasztó és gőzfogó segítségével. A modern gőzleválasztók a nedves gőz közel 100%-os párátlanítását biztosítják.

A kétfázisú közegek áramlási sebességének mérése rendkívül nehéz feladat, amely még nem lépte túl a kutatólaboratóriumok határait. Ez különösen igaz a gőz-víz keverékre.

A legtöbb gőzmérő nagysebességű, i.e. mérje meg a gőz áramlási sebességét. Ide tartoznak a változtatható nyomású áramlásmérők nyílásos eszközökön, vortex, ultrahangos, tachometriás, korrelációs, sugáráramlásmérők. A Coriolis és a termikus áramlásmérők, amelyek közvetlenül mérik az áramló közeg tömegét, elkülönülnek egymástól.

Nézzük meg, hogyan teljesítenek a különböző típusú áramlásmérők a nedves gőz kezelésében.

Változó nyomású áramlásmérők

A gőzáram mérésének fő eszközei továbbra is a nyílásokon alapuló változó nyomású áramlásmérők (membránok, fúvókák, Venturi-csövek és egyéb helyi hidraulikus ellenállások). Azonban a GOST R 8.586.1-2005 „Folyadékok és gázok áramlásának és mennyiségének mérése nyomásesési módszerrel” 6.2. alpontja szerint: A szabványos korlátozó eszközök használatának feltételei szerint szabályozott „ a közegnek egyfázisúnak és fizikai tulajdonságaiban homogénnek kell lennie":

Ha a csővezetékben kétfázisú gőz és víz közeg van, a hűtőfolyadék áramlási sebességének normalizált pontosságú, változó nyomásesésű eszközökkel történő mérése nem biztosított. Ebben az esetben "lehetne a nedves gőzáram mért gőzfázisú (telített gőz) áramlási sebességéről a szárazság fokának ismeretlen értéke mellett beszélni".

Így az ilyen áramlásmérők használata a nedves gőz áramlásának mérésére megbízhatatlan leolvasásokhoz vezet.

A munka során a szűkítő eszközökre épülő, változó nyomásesésű áramlásmérőkkel végzett nedves gőz mérése során keletkező módszertani hiba (1 MPa nyomáson 12%-ig, 0,8 szárazsági fokig) felmérése történt.

Ultrahangos áramlásmérők

A folyadékok és gázok áramlásának mérésére sikeresen alkalmazott ultrahangos áramlásmérők még nem találtak széles körű alkalmazást a gőzáramlás mérésében, annak ellenére, hogy egyes típusaik kereskedelmi forgalomban kaphatók, vagy a gyártó bejelentette. A probléma az, hogy az ultrahangos sugárnyaláb frekvenciaeltolásán alapuló Doppler mérési elvet megvalósító ultrahangos áramlásmérők nem alkalmasak túlhevített és száraz telített gőz mérésére a nyalábvisszaverődéshez szükséges áramlási inhomogenitások hiánya, illetve az áramlás mérése miatt. A nedves gőz sebessége erősen alulbecsüli a leolvasást a gáz- és folyadékfázis sebességének különbsége miatt. Éppen ellenkezőleg, az impulzus típusú ultrahangos áramlásmérők nem alkalmazhatók nedves gőzre az ultrahangsugár vízcseppeken való visszaverődése, szóródása és törése miatt.

Vortex mérők

A különböző gyártók Vortex mérői eltérően viselkednek a nedves gőz mérése során. Ezt mind a primer áramlás-átalakító kialakítása, mind az örvényérzékelés elve, mind az elektronikus áramkör, mind pedig a szoftver tulajdonságai határozzák meg. A kondenzátum hatása az érzékelőelem működésére alapvető. Egyes terveknél „komoly problémák merülnek fel a telített gőz áramlásának mérése során, ha gáz- és folyadékfázis is van a csővezetékben. A víz a csőfalak mentén koncentrálódik, és megzavarja a csőfallal egy szintbe helyezett nyomásérzékelők normál működését. "Más kiviteleknél a kondenzátum eláraszthatja az érzékelőt, és teljesen blokkolhatja az áramlásmérést. Egyes áramlásmérők esetében azonban ennek nincs vagy alig van jelentősége. hatása a leolvasásokra.

Ezenkívül a blöff testre eső kétfázisú áramlás örvényfrekvenciák egész spektrumát képezi, amelyek mind a gázfázis sebességéhez, mind a folyadékfázis sebességéhez (az áramlási mag és a film csepp alakjához) kapcsolódnak. vagy sugárzó falközeli régió) nedves telített gőz. Ebben az esetben a folyadékfázis örvényjelének amplitúdója meglehetősen jelentős lehet, és ha az elektronikus áramkör nem foglalja magában a jel digitális szűrését spektrális elemzéssel és egy speciális algoritmussal a gázhoz kapcsolódó "igazi" jel kinyerésére. az áramlási fázis, ami az egyszerűsített áramlásmérő modellekre jellemző, majd a fogyasztás súlyos alulbecslése. Az örvényáramlásmérők legjobb modelljei DSP (Digital Signal Processing) és SSP (Fast Fourier Transform Based Spectral Signal Processing) rendszerekkel rendelkeznek, amelyek nemcsak a jel-zaj arányt javítják, kiemelik az „igazi” örvényjelet, de kiküszöbölik is. a csővezeték rezgésének és az elektromos interferencia hatása.

Annak ellenére, hogy a vortex áramlásmérőket egyfázisú közeg áramlási sebességének mérésére tervezték, a cikk bemutatja, hogy használhatók kétfázisú közeg áramlási sebességének mérésére, beleértve a gőzt és a vízcseppeket, a metrológiai érték némi romlása mellett. jellemzők.

Az EMCO és a Spirax Sarco kísérleti vizsgálatai szerint 0,9 feletti szárazsági fokú nedves telített gőz homogénnek tekinthető, és a PhD és VLM áramlásmérők pontosságának (±0,8-1,0%), tömegáramnak és hőteljesítménynek köszönhetően homogénnek tekinthető. a leolvasások a hibahatáron belül lesznek.

Ha a szárazság mértéke 0,7-0,9, ezeknek az áramlásmérőknek a tömegáram mérésének relatív hibája elérheti a tíz százalékot vagy még többet is.

Más tanulmányok például optimistább eredményt adnak - a nedves gőz tömegáramának Venturi fúvókákkal történő mérésének hibája a gőzáramlásmérők kalibrálására szolgáló speciális berendezésen ± 3,0% -on belül van 0,84 feletti szárazsági fokú telített gőz esetén. .

Az örvényáramlásmérő érzékelőelemének, például az érzékelőszárnynak a kondenzvízzel való elzárásának elkerülése érdekében egyes gyártók azt javasolják, hogy az érzékelőt úgy állítsák be, hogy az érzékelőelem tengelye párhuzamos legyen a gőz/kondenzátum interfésszel.

Más típusú áramlásmérők

A változtatható differenciál/változtatható területű áramlásmérők, rugóterhelésű csappantyús áramlásmérők és változtatható területű célpontok nem teszik lehetővé a kétfázisú közeg mérését az áramlási út esetleges eróziós kopása miatt a kondenzátum mozgása során.

Elvileg csak a Coriolis típusú tömegárammérőkkel lehetne kétfázisú közeget mérni, de a tanulmányok azt mutatják, hogy a Coriolis áramlásmérők mérési hibái nagymértékben függenek a fázisfrakciók arányától, és „egy univerzális áramlásmérőt próbálnak kifejleszteni többfázisú közegekhez. zsákutcába vezet." Ezzel párhuzamosan a Coriolis áramlásmérőket intenzíven fejlesztik, és talán hamarosan sikerrel járnak, de ilyen ipari mérőműszerek egyelőre nincsenek a piacon.

G. Sychev

Ez a cikk a gőztermelő létesítményekben (elsősorban az ipari kazánok és hőerőművek gyakorlatában) használt nedves gőzt és annak könyvelési eszközeit ismerteti. Energiahatékonyságukat nagyban meghatározza a mérési pontosság, amely a mérési elvtől és a gőzátfolyásmérő minőségétől is függ.

A vízgőz tulajdonságai

A telített gőz a vízzel termodinamikai egyensúlyban lévő vízgőz, amelynek nyomása és hőmérséklete egymással összefügg, és a víz adott nyomáson történő forráspontját meghatározó telítési görbén helyezkedik el.

A túlhevített gőzt vízgőznek nevezzük, amelyet adott nyomáson a víz forráspontja fölé melegítenek, és amelyet például telített gőzből további melegítéssel nyernek.

A száraz, telített gőz színtelen átlátszó gáz, amely homogén, azaz homogén közeg. Bizonyos mértékig absztrakciónak tekinthető, mivel nehezen beszerezhető - a természetben csak geotermikus forrásokban fordul elő, és a gőzkazánok által termelt telített gőz nem száraz - a szárazság jellemző értékei. fok modern kazánoknál 0,95-0,97. Vészhelyzetekben (a kazánvíz csepegtető eltávolítása, amikor a kazán csökkentett üzemi nyomáson működik, vagy a gőzfogyasztás erős növekedése esetén) a szárazság mértéke még alacsonyabb. Ráadásul a száraz telített gőz metastabil: kívülről hőt szállítva könnyen túlhevül, hő felszabadulásakor pedig nedvesen telítetté válik.

A nedves telített gőz száraz telített gőz és szuszpendált finom folyadék mechanikai keveréke, amely a gőzzel termodinamikai és kinetikai egyensúlyban van. A gázfázis sűrűségének ingadozása, az idegen részecskék jelenléte, beleértve az elektromos töltéseket - ionokat - hordozó részecskéket, kondenzációs központok kialakulásához vezet, amelyek természetükben homogének. A telített gőz páratartalmának növekedésével, például hőveszteség vagy nyomásnövekedés miatt a legkisebb vízcseppek kondenzációs központokká válnak, és fokozatosan megnövekednek a méretük, a telített gőz pedig heterogénné, azaz kétfázisú közeggé (gőzkondenzátum keverék) köd formájában). A telített gőz, amely a gőz-kondenzátum keverék gázfázisa, mozgása során mozgási és hőenergiájának egy részét átadja a folyadékfázisnak. Az áramlás gázfázisa térfogatában szállítja a folyékony fázis cseppjeit, de az áramlás folyadékfázisának sebessége lényegesen kisebb, mint a gőzfázisának sebessége. A nedves telített gőz határfelületet képezhet, például a gravitáció hatására. A vízszintes és függőleges csővezetékekben a gőzkondenzáció során a kétfázisú áramlás szerkezete a gáz- és a folyadékfázis arányának függvényében változik.

A folyékony fázis áramlásának jellege a súrlódási erők és a gravitációs erők arányától függ. Vízszintesen elhelyezkedő csővezetékben nagy gőzsebesség mellett a kondenzátum áramlása filmszerű maradhat, mint a függőleges csőben, átlagosan spirális alakot kaphat, alacsonynál pedig csak a a csővezeték felső belső felületén, az alsóban pedig folyamatos áramlás jön létre.

Így általános esetben a gőz-kondenzátum keverék áramlása mozgás közben három komponensből áll: száraz telített gőzből, cseppek formájában lévő folyadékból az áramlás magjában, és folyadékból film vagy sugár formájában. a csővezeték falai. Mindegyik fázisnak megvan a maga sebessége és hőmérséklete, míg a gőz-kondenzátum keverék mozgása a fázisok relatív csúszását okozza.

A nedves telített gőz tömegáramának és hőenergiájának mérése a következő problémákkal jár:

1) a nedves telített gőz gáz- és folyadékfázisai különböző sebességgel mozognak, és a csővezeték változó ekvivalens keresztmetszeti területét foglalják el;

2) a telített gőz sűrűsége a páratartalom növekedésével növekszik, és a nedves gőz sűrűségének függése a nyomástól különböző szárazsági fokokon nem egyértelmű;

3) a telített gőz fajlagos entalpiája csökken a nedvességtartalmának növekedésével;

4) nehéz meghatározni az áramlásban lévő nedves telített gőz szárazságának mértékét.

Ugyanakkor a nedves telített gőz szárazságának növelése két jól ismert módon lehetséges: a gőz „gyúrásával” (a nedves gőz nyomásának és ennek megfelelően a hőmérsékletének csökkentésével) nyomáscsökkentő szelep segítségével, ill. a folyékony fázis elválasztása gőzleválasztó és gőzfogó segítségével. Ezek a módszerek több mint száz éve ismertek. Mint. Lomshakov Gőzkazánok tesztelése című munkájában (Szentpétervár, 1913) ezt írta: „A gőzvezetékben a víz elválasztása a gőztől nem nehéz. Ha a gőz körülbelül 15 m/s vagy gyorsabb sebességgel mozog, akkor a legtöbb vízleválasztó 1% víztartalomig szárítja, még akkor is, ha a vízleválasztó előtt nagyon nedves volt. Ezt Zentner kísérletei igazolták." A modern gőzleválasztók a nedves gőz közel 100%-os párátlanítását biztosítják.

A gőzáram mérésének elvei

A kétfázisú közegek áramlási sebességének mérése rendkívül nehéz feladat, amely még nem lépte túl a kutatólaboratóriumok határait. Ez különösen igaz a gőz-víz keverékre. A legtöbb gőzáramlásmérő sebességmérő, vagyis a gőzáramlás sebességét méri. Ide tartoznak a változtatható nyomású áramlásmérők nyílásos eszközökön, vortex, ultrahangos, tachometriás, korrelációs, sugáráramlásmérők. A Coriolis és a termikus áramlásmérők, amelyek közvetlenül mérik az áramló közeg tömegét, elkülönülnek egymástól.

A gőzáram mérésének fő eszközei továbbra is a nyílásokon (membránokon, fúvókákon, Venturi-csöveken és egyéb helyi hidraulikus ellenállásokon) alapuló, változtatható nyomású áramlásmérők. Azonban a GOST R 8.586.1-2005 "Folyadékok és gázok áramlásának és mennyiségének mérése nyomásesési módszerrel" 6.2 alszakaszának megfelelően, a szabványos szűkítő eszközök használatának feltételei szerint, az ellenőrzött "közeg kell egyfázisúak és homogének a fizikai tulajdonságokban."

Ha a csővezetékben kétfázisú gőz és víz közeg van, a hűtőfolyadék áramlási sebességének normalizált pontosságú, változó nyomásesésű eszközökkel történő mérése nem biztosított. Ebben az esetben a nedves gőzáram gőzfázisának (telített gőz) mért áramlási sebességéről lehetne beszélni ismeretlen szárazsági fokon. Így az ilyen áramlásmérők használata a nedves gőz áramlásának mérésére megbízhatatlan leolvasásokhoz vezet.

Az ebből eredő módszertani hiba (1 MPa nyomáson és 0,8 szárazsági fokig 12%-ig) kiértékelése a nedves gőz szűkítőkészülékeken alapuló, változó nyomású áramlásmérőkkel történő mérésénél E. Abarinov munkájában történt. és K. Sarelo „Módszertani hibák a nedves gőz energiájának hőmérőkkel történő mérésében a száraz telített gőzre.

Ultrahangos áramlásmérők

A folyadékok és gázok áramlásának mérésére sikeresen alkalmazott ultrahangos áramlásmérők még nem találtak széles körű alkalmazást a gőzáramlás mérésében, annak ellenére, hogy egyes típusaik kereskedelmi forgalomban kaphatók, vagy a gyártó bejelentette. A probléma az, hogy az ultrahangos sugárnyaláb frekvenciaeltolásán alapuló Doppler mérési elvet megvalósító ultrahangos áramlásmérők nem alkalmasak túlhevített és száraz telített gőz mérésére a nyalábvisszaverődéshez szükséges áramlási inhomogenitások hiánya, illetve az áramlás mérése miatt. A nedves gőz sebessége erősen alulbecsüli a leolvasást a gáz- és folyadékfázis sebességének különbsége miatt. Éppen ellenkezőleg, az impulzus típusú ultrahangos áramlásmérők nem alkalmazhatók nedves gőzre az ultrahangsugár vízcseppeken való visszaverődése, szóródása és törése miatt.

Vortex mérők

A különböző gyártók Vortex mérői eltérően viselkednek a nedves gőz mérése során. Ezt mind az elsődleges áramlás-átalakító kialakítása, mind az örvényérzékelés elve, az elektronikus áramkör és a szoftver határozza meg. A kondenzátum hatása az érzékelőelem működésére alapvető. Egyes kialakításoknál komoly problémák merülnek fel a telített gőz áramlásának mérése során, ha a csővezetékben gáz- és folyadékfázis is van. A víz a csőfalak mentén koncentrálódik, és zavarja a csőfallal egy szintben elhelyezett nyomásérzékelők normál működését. Más kiviteleknél a kondenzvíz eláraszthatja az érzékelőt, és teljesen blokkolhatja az áramlás mérését. De egyes áramlásmérők esetében ez gyakorlatilag nem befolyásolja a leolvasást.

Ezenkívül a blöff testre eső kétfázisú áramlás örvényfrekvenciák egész spektrumát képezi, amelyek mind a gázfázis sebességéhez, mind a folyadékfázis sebességéhez kapcsolódnak (az áramlási mag cseppformája és a film ill. jet falközeli régió) nedves telített gőz. Ugyanakkor a folyékony fázis örvényjelének amplitúdója meglehetősen jelentős lehet, és ha az elektronikus áramkör nem foglalja magában a jel digitális szűrését spektrális elemzéssel és egy speciális algoritmussal a kapcsolódó "igazi" jel elkülönítésére. az áramlás gázfázisát, ami az egyszerűsített áramlásmérő modellekre jellemző, akkor erősen alulbecsülik a fogyasztási értékeket. Az örvényáramlásmérők legjobb modelljei DSP (Digital Signal Processing) és SSP (Fast Fourier Transform Based Spectral Signal Processing) rendszerekkel rendelkeznek, amelyek nemcsak a jel-zaj arányt javítják, kiemelik az „igazi” örvényjelet, de kiküszöbölik is. a csővezeték rezgésének és az elektromos interferencia hatása.

Annak ellenére, hogy az örvénylő áramlásmérőket egyfázisú közeg áramlási sebességének mérésére tervezték, a metrológiai jellemzők némi romlása mellett használhatók kétfázisú közeg áramlási sebességének mérésére, beleértve a vízcseppeket tartalmazó gőzt is. Tehát az EMCO és a Spirax Sarco cégek kísérleti vizsgálatai szerint a 0,9 feletti szárazsági fokú nedves telített gőz homogénnek tekinthető, és a PhD és VLM áramlásmérők pontossági „margója” (±0,8-1,0%), tömege miatt. A fogyasztás és a hőteljesítmény a "Hőenergia és hűtőfolyadék elszámolási szabályaiban" normalizált hibák határain belül marad.

0,7-0,9 szárazsági fok mellett ezeknek az áramlásmérőknek a tömegáram mérésének relatív hibája elérheti a 10%-ot vagy azt is.

Az örvényáramlásmérő érzékelőelemének, például az érzékelőszárnynak a kondenzvízzel való elzárásának elkerülése érdekében egyes gyártók azt javasolják, hogy az érzékelőt úgy állítsák be, hogy az érzékelőelem tengelye párhuzamos legyen a gőz/kondenzátum interfésszel.

Más típusú áramlásmérők

A változtatható differenciál/változtatható területű áramlásmérők, rugóterhelésű csappantyús áramlásmérők és változtatható területű célpontok nem teszik lehetővé a kétfázisú közeg mérését az áramlási út esetleges eróziós kopása miatt a kondenzátum mozgása során.

Elvileg csak Coriolis típusú tömegárammérők képesek kétfázisú közeget mérni, azonban a tanulmányok azt mutatják, hogy a Coriolis áramlásmérők mérési hibái nagymértékben függnek a fázisfrakciók arányától, és "a kísérletek egy univerzális áramlásmérő kifejlesztésére többfázisú közeghez inkább ólom zsákutcába” (V. Kravcsenko és M. Rikken beszámolója „Áramlásmérések Coriolis áramlásmérőkkel kétfázisú áramlás esetén” a szentpétervári „Energiahordozók kereskedelmi elszámolása” című XXIV. nemzetközi tudományos és gyakorlati konferencián) . Ezzel párhuzamosan a Coriolis áramlásmérőket intenzíven fejlesztik, és talán hamarosan sikerrel járnak, de ilyen ipari mérőműszerek egyelőre nincsenek a piacon.

Gőzszárazság korrekciója

A nedves gőz tömegáramának és hőteljesítményének kiszámításához szárazságmérés szükséges. Számos orosz gyártmányú hőkalkulátor és hő- és teljesítményszabályozó opcióként kínálja az állandó „gőzszárazsági fok” bevezetését, amellyel a nedves telített gőz fajlagos sűrűsége és entalpiája korrigálható.

A telített vízgőz sűrűségét a következő képlet határozza meg:

ρ1 . ρ2

ρ = --------------------- ,

ρ2. (1 - X) + ρ1. x

X a telített vízgőz szárazsági foka, kg/kg.

A szárazság fokának fix értéke szakértői értékelés vagy tömegmérleg alapján állapítható meg (ez utóbbit statisztikai adatok elemzésével, egy forrás és egy gőzfogyasztó birtokában lehet megállapítani), azonban ezek a módszerek jelentős növekedést eredményeznek. hiba, mivel nem veszik figyelembe azokat a dinamikus hibákat, amelyek a működés közbeni szárazsági fok változásával járnak.

Az évek során Oroszországban és a FÁK-ban megjelentek információk a gőzszárazságmérők áramban történő megvalósításáról (in-line nedvességmérők), például a dielektromos mérési módszer alapján (a dielektromos állandó függése a gőz nedvességétől), Csővezeték gammasugárzással történő sugárzásátadása, azonban ipari gőznedvességmérők még mindig nem kerültek forgalomba.

Valójában az amerikai EMCO cég (2005-től Spirax Sarco márka) gyártotta az FP-100 áramlási számítógépet, amely 4-20 mA árambemenettel rendelkezik a „gőznedvesség” bemeneti funkcióval és a tényleges gőznedvesség mérővel. a mikrohullámú energia abszorpciós fokának függősége nedves gőzáramban. A 90-es évek elején azonban. ezt a bemenetet már nem használták, és a nedvességmérőt sem gyártották, mivel nyilvánvalóvá vált, hogy a nedves gőz bármilyen célra történő felhasználása, kivéve a nagyon korlátozott technológiai célokat, elfogadhatatlan a gőz energiahatékonyságának csökkenése miatt. kondenzvízrendszerek, gőzvezetékek, szerelvények, szerelvények és egyéb eszközök fokozott kopása, a balesetek és katasztrófák kockázatának növekedése a veszélyes ipari és egyéb létesítményekben.

Nedves gőz áramlásmérés feladatának megoldása

Az egyetlen helyes megoldás a nedves telített gőz hőteljesítményének és tömegáramának metrológiailag megbízható és megbízható elszámolására a következő módszer:

1) a nedves gőz leválasztása szeparátor és gőzfogó segítségével;

2) a száraz telített gőz áramlási sebességének mérése bármely alkalmas áramlásmérővel;

3) a kondenzátum áramlási sebességének mérése bármely megfelelő áramlásmérővel;

4) a gőz és a kondenzátum tömegáramának és hőteljesítményének kiszámítása;

5) a paraméterek időben történő integrálása, archiválás és mérési protokollok kialakítása.

A kondenzvíz-áramlás mérését a kondenzvízvezeték azon részén kell elvégezni, ahol a kondenzátum egyfázisú állapota biztosított (fúvógőz nélkül), például a légkörhöz (szélcsőhöz) csatlakoztatott kondenzvíztartály (fogadó) után, egy kondenzvízszivattyú vagy transzfergőzleválasztó.

Ingadozó költségek mérése

A gyorsan változó (pulzáló) áramlások változó nyomáskülönbség áramlásmérőkkel történő mérése esetenként elfogadhatatlanul nagy értékeket is elérhet. Ez számos hibaforrásnak köszönhető: az áramlás és a nyomásesés közötti másodfokú kapcsolat befolyása, a helyi gyorsulás hatása, az akusztikus jelenségek és az impulzus (összekötő) csövek hatása. Ezért a GOST R 8.586.1-2005 "A folyadékok és gázok áramlási sebességének és mennyiségének mérése nyomásesési módszerrel" 6.3.1. pontja kimondja, hogy: "Az áramlási sebességnek állandónak vagy lassan változónak kell lennie az időben."

Az ingadozó áramlási sebesség mérése örvény áramlásmérőkkel nem jelent problémát, mivel ezek az áramlásmérők elég gyorsak a gőzáramlás mérésére. A blöff testből kiáradó örvények frekvenciatartománya a gőzáram mérése során száz és több ezer hertz, ami az egységektől a tízezredmásodpercekig terjedő időintervallumoknak felel meg. Az örvényárammérők modern elektronikus áramkörei egy szinuszos örvényjel 3-7 periódusában elemzik a jel spektrumát, és kevesebb, mint 30-70 ms-on belül választ adnak, ami elegendő a gyors folyamatok követéséhez.

Átmeneti gőzáramlás mérése

A csővezeték indítási módjai a csővezeték telített vagy túlhevített gőzzel történő melegítéséhez és intenzív kondenzátumképződéshez kapcsolódnak. A kondenzátum jelenléte mind a gőzvezetékeket, mind a gőzvezetékre szerelt szerelvényeket, szerelvényeket és egyéb berendezéseket kinetikus és termodinamikai típusú vízkalapács veszélyének teszi ki, amikor a gőz érintkezik a kondenzátummal. A gőzvezetékek víztelenítése feltétlenül szükséges nemcsak a felmelegedés és az indítás során, hanem a normál üzemelés során is. Ugyanakkor a tranziens körülmények között keletkező kondenzátum leválasztása gőzleválasztókkal és gőzcsapdákkal, valamint száraz telített gőz előállításával biztosítja a kondenzátum eltávolítását, amely bármilyen típusú folyadékáramlásmérővel mérhető. ezt a közeget.

A nedves gőzben kondenzátum jelenléte komoly veszélyt jelent a vízlökés veszélyére. Ebben az esetben mind a kondenzvíz-dugó képződése, mind a gőz azonnali lecsapódása folyadékkal érintkezve lehetséges. A szűkítő eszközökön lévő áramlásmérők nem félnek a vízkalapácstól, az örvénykészülékekkel pedig valamivel nehezebb. A helyzet az, hogy a nyomáspulzáción alapuló örvényáramlásmérőkben az érzékeny elemek egy vékony membrán alatt helyezkednek el, ezért nincsenek védve a vízkalapácstól. A gyártók általában őszintén figyelmeztetnek erre, emlékeztetve arra, hogy a készülékre vonatkozó garancia ebben az esetben érvénytelen. A hajlítási igénybevételeken alapuló örvényárammérőkben az érzékeny elem el van választva a mért közegtől, és vízkalapács esetén nem sérülhet meg.

Jelenleg több száz örvényáramlásmérő gyártó van a piacon, de az ilyen típusú készülékek fejlesztésében és gyártásában világelső a Yokogawa Electric Corporation (Japán), az Endress + Hauser (Németország) és az EMCO (USA).

1. Vízgőz áramlásmérés

A vízgőz áramlási sebességének (Q 0) mérésére szolgáló szűkítő berendezés kiszámítása a következő módszer szerint történik

Meghatározzuk a számításhoz hiányzó adatokat

A szűkítő berendezés előtt mért közeg abszolút nyomását a légköri és a túlnyomás összegeként határozzuk meg.

ahol - légköri nyomás (P b \u003d 1 kgf / cm 2 \u003d 9,8066 * 10 4 Pa);

Túlnyomás().

A mért közeg sűrűsége munkakörülmények között (és t=340 0 C).

3. függelék

A csővezetékben lévő anyag t = 340 0 С üzemi hőmérsékletének megfelelő D értéket a következő képlet szerint határozzuk meg:

ahol a csővezeték belső átmérője a szűkítő eszköz előtt t = 20 0 С hőmérsékleten (D = 200 mm);

A szűkítő eszköz (csővezeték) anyagának átlagos lineáris hőtágulási együtthatója 20 és t ° С között, 1/deg

t a mért közeg hőmérséklete a szűkítő eszköz előtt (t = 340 0 C).

A mért közeg dinamikus viszkozitása üzemi körülmények között

Hőmérséklet, 0 С
Dinamikus viszkozitás, 10 -5 Pa*s

Elfogadjuk.

Az adiabatikus kitevőt k = 1,38-nak vesszük.

Elfogadjuk a szűkítő eszközt Fúvóka, a következő szempontok alapján

a) a modulus és a nyomásesés azonos értékei mellett a fúvóka lehetővé teszi nagyobb áramlási sebesség mérését, mint a membrán, és D ? A 300 mm nagyobb mérési pontosságot is biztosít a membránhoz képest (főleg kis moduloknál);

b) a modulus és az áramlási sebesség azonos értékei mellett a fúvókában a nyomásveszteség sokkal kisebb, mint a membránban;

c) a gáz- és gőzáram mérésének pontossága fúvóka használatakor nagyobb, mint membrán használatakor;

d) a nyílás bemeneti profiljának működés közbeni változása vagy szennyeződése sokkal nagyobb mértékben befolyásolja a membrán áramlási tényezőjét, mint a fúvóka áramlási tényezőjét.

1.3. A QP (Q OP, Q NI, Q MP) nyomáskülönbség mérő felső mérési határát az adott legnagyobb mért áramlási sebességnek megfelelően választják ki Q max \u003d 0,8 m 3 / s \u003d 2880 m 3 / h, hogy a a QP standard értéke a legközelebbi nagyobb Q m ah értékéhez képest. Így elfogadjuk Q P \u003d 3200 m 3 / h.

1.4. A szűkítő eszköz modult az alábbi szempontok alapján fogadjuk el:

Fúvókák és Venturi fúvókák használatakor a DQ Reynolds-szám korrekciójának pontatlansága van a legkisebb hatással az áramlási együtthatóra, ha 0,5? m? 0,65.

Így m = 0,5-öt veszünk.

1.5. m értékével kiszámolom:

Fogyasztási együttható a És a képlet szerint:

a I = 0,9100 + 0,6258 m - 1,4 m 2 + 1,6667 m 3, m \u003d 0,5 a I = 1,0812;

A b fogyasztási együttható értéke a következő képlet szerint:

a \u003d a ÉS * k 2,

ahol k 2 a cső érdességére vonatkozó korrekciós tényező (k 2 = 1,005).

gőznyomás analóg kapcsoló

a \u003d .0812 * 1,005 = 1,0866.

1.6. Meghatározzuk a DRn nyomáskülönbség mérő határérték névleges nyomásesését. Legyen megadva a megengedett nyomásveszteség a szűkítőben, a legnagyobb mért Qmax áramlási sebességnél.

Meghatározzuk a megengedett nyomásveszteséget R PD olyan áramlási sebességnél, amely megegyezik a nyomáskülönbségmérő Q P = 3200 m 3 / h kiválasztott felső mérési határával.

A DRn nyomáskülönbség mérő korlátozó nyomásesése számos szabványos szám közül választható ki. Ezért DRn = 250 kPa.

1.7. A Reynolds-számot Q СР = 2520 m 3 / h áramlási sebesség mellett határozzuk meg.

Mivel számított Reynolds-szám > adott m = 0,5 modulusra, majd folytatjuk a számítást tovább.

1.8. Meghatározzuk a legnagyobb nyomásesést a szűkítő eszközben a gyűrűs, csőmembrános és membrános nyomáskülönbségmérőknél a következő képlettel:

1.9. A korrekciós tényezőt a következő képlettel határozzuk meg:

1.10. Számítsa ki az arányt

1.11. A korrekciós tényezőt a következő képlettel határozzuk meg:

1.12. Kiszámoljuk (négy jelentős számmal) a szűkítő eszköz furatának átmérőjének kívánt d 20 értékét 20 ° C-on:

1.13. Higannyal töltött úszós nyomáskülönbségmérőkhöz, amelyek fölött 14 kg / m 3 sűrűségű gáz van, vagy olaj, amely felett 0,9 kg / m 3 sűrűségű gáz van, valamint gyűrűhöz, harang, fújtató és membrán nyomáskülönbségmérőknél meghatározzuk a legnagyobb nyomáskülönbségnek megfelelő térfogatáramot

A tápegység fűtőberendezéseinek bekapcsolási sémáinak hatása a fűtés hőhatékonyságára

A PTS kiszámításának első lépése a vízgőz állapotának meghatározása a turbina fokozatokban. Ehhez építse fel a gőz folyamatát a turbinában a h, S-diagramban. A módszert használjuk...

A cementgyár áramellátó rendszerének korszerűsítése

A hőmérleg elvégzése: VNTP 06-86 szerint a gőzparamétereket választjuk ki: T=187,9 0C P=1,2MPa tüzelőanyag, 0C. A fűtőolaj átlaghőmérsékletét télen -20, nyáron 20 ...

450 MW-os kondenzációs erőmű projektje Nazarovoban

A fűtési elszívási teljesítmény alultermelési tényezője: Az első elszíváshoz: (4) ahol az entalpia a turbina kimeneténél, kJ/kg; - gőzentalpia a túlhevítő bemeneténél, kJ/kg; - gőzentalpia a túlhevítő kimeneténél, kJ/kg...

500 MW teljesítményű CHP projekt

A fűtési kinyerési kapacitás kihasználatlanságának együtthatója: az első elszívásnál: (30) a második elszívásnál: (31) A hálózati fűtőberendezések gőzfogyasztását a hőmérleg egyenletéből határozzuk meg: (32) (33) A regenerációs együtthatót véve Kr = 1 ...

CHP projekt invariáns ACS fejlesztésével

A turbina gőzáramát a következő képlet határozza meg: . Ezután: kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s, kg/s. A turbinában termelt teljesítmény: \u003d 80 MW - teljesítmény ...

GRES design

Az alsó hálózati fűtőelem fűtési elszívási teljesítményének kihasználatlanságának együtthatója: (2.21) ik - gőz entalpiája a kondenzátorban a 2.2 táblázatból...

Ebben a kurzusban a változó nyomásesés módszert alkalmazzuk a gőz áramlási sebességének mérésére. Ez a módszer azon alapul, hogy a csővezetékben áramló gőz áramlása...

Gőzáram- és hőmérsékletszabályozó rendszerek tervezése

A gőz hőmérsékletének mérésére termoelektromos hőmérőt használunk - XK hőelemet (krómcseppek). A hőelem két különböző fémből készült vezető (hőelektróda), egy ponton forrasztva...

CHP-erőmű termikus tervének tervezése ipari vállalkozás és lakóövezet számára

Az anyagok (folyékony, gázhalmazállapotú, ömlesztett, szilárd, gőzök stb.) áramlásának és tömegének mérését széles körben alkalmazzák mind az áruelszámolási és jelentési műveletekben, mind a technológiai folyamatok ellenőrzésében, szabályozásában és irányításában ...

Változó nyomású áramlásmérő fejlesztése Venturi-csővel

A h dinamikus viszkozitási együttható meghatározásához ki kell számítani a túlhevített vízgőz csökkentett hőmérsékletét tpr és a csökkentett nyomást ppr. A referenciakönyv szerint: , ahol t a vízgőz hőmérséklete, ?C; t=500?C....

Erőmű (PT-135/165-130/15 turbinás erőmű) fő hősémájának és műszaki-gazdasági mutatóinak számítása

hajtómű gőzturbina légtelenítő A turbina előzetes gőzáramának meghatározása. Az ipari szelekció kapacitásának kihasználatlanságának tényezője: ; ahol Hi=i0-ik, hpr=i0-i3 - a gőzáram használt hőcseppjei. Hi=3471,4-2063,26=1408,14 kJ/kg. hpr=3471...

Atomerőmű üzemi körének számítása

A kétkörös atomerőművek technológiai szükségleteihez (CH segédigényű gőzfogyasztás) felvett gőz mennyiségét az atomerőmű teljesítménye, az atomerőmű és az atomerőmű működési elvének jellemzői határozzák meg. egy egész ...

A K-800-240 turbina termikus sémájának kiszámítása

Az elvi termikus séma kiszámítása az egymást követő közelítések módszerével a turbina gőzáramának előzetes becslésén alapul, rezsim diagram vagy közelítő képletek segítségével...

A K-300-240-1 turbina kisnyomású hengerének (LPC) számítása

A telepítés termikus sémáját a prototípusnak megfelelően fogadják el. Az elszívások számát, a gőznyomást az elszívásban és a gőz áramlási sebességét az egyes elszívásokban a mellékletben található táblázatok szerint választjuk ki ...

A hőenergia egy hőmérő rendszer, amelyet két évszázaddal ezelőtt találtak fel és használtak. Az ezzel a mennyiséggel való munkavégzés fő szabálya az volt, hogy a hőenergia megmarad, és nem tud egyszerűen eltűnni, hanem átvihető más energiaformába.

Számos általánosan elfogadott hőenergia mértékegységei. Főleg az ipari szektorokban használják, mint pl. A leggyakoribbakat az alábbiakban ismertetjük:

Az SI-rendszerben szereplő bármely mértékegység célja egy adott energiatípus, például hő vagy villamos energia teljes mennyiségének meghatározása. A mérési idő és mennyiség ezeket az értékeket nem befolyásolja, ezért felhasználhatók mind az elfogyasztott, mind a már elfogyasztott energiára. Ezen túlmenően az esetleges adás-vétel, valamint a veszteségek is ilyen mennyiségben kerülnek kiszámításra.

Hol vannak a felhasznált hőenergia mértékegységei

Hővé alakított energiaegységek

Szemléltető példaként az alábbiakban különböző népszerű SI-mutatók összehasonlítása látható a hőenergiával:

• 1 GJ 0,24 Gcal-nak felel meg, ami elektromos értelemben 3400 millió kWh óránként. Hőenergia-egyenértékben 1 GJ = 0,44 tonna gőz;
• Ugyanakkor 1 Gcal = 4,1868 GJ = 16 000 millió kW óránként = 1,9 tonna gőz;
• 1 tonna gőz 2,3 GJ = 0,6 Gcal = 8200 kW óránként.

Ebben a példában a megadott gőzértéket a 100°C elérésekor a víz elpárolgásaként vesszük.

A hőmennyiség kiszámításához a következő elvet alkalmazzák: a hőmennyiségre vonatkozó adatok megszerzéséhez a folyadék melegítésére használják, majd a víz tömegét megszorozzák a csírázott hőmérséklettel. Ha SI-ben a folyadék tömegét kilogrammban mérik, a hőmérsékleti különbségeket pedig Celsius-fokban, akkor az ilyen számítások eredménye a hőmennyiség kilokalóriában.

Ha szükség van hőenergia átvitelére egyik fizikai testről a másikra, és tudni akarjuk az esetleges veszteségeket, akkor érdemes az anyag kapott hő tömegét megszorozni a növekedés hőmérsékletével, majd megtudni. a kapott érték szorzata az anyag „fajlagos hőkapacitásával”.