Способ определения соотношения фаз двухфазных сред

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 175337 5 6 01 й 22/00 Т НИ И Я И ВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВ ядерных иссле/6 -х -где 11- энталькой среды насток; пия однофазного потока входе в испарительный ид- учаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СООТНОШЕ. НИЯ ФАЗ ДВУХФАЗНЫХ СРЕД(57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения являетсянепосредственное определение величинымассового расходного паросодержания обретение относится к измерительхнике,многих физических установках (нар, атомные электростанции; сверхщие ускорители) в качестве рабочих рименяются двухфазные потоки, Одосновных характеристик двухфазных в является массовое расходное пароание х потока среды, Известен косй способ определения массового ного паросодержания двухфазного среды, основанный на расчете. х с ьюуравнения теплового баланса ной те Во приме проводя сред и ной из потоко содерж венны расход потока помощдвухфазных потоков среды. Способ определения сплошности двухфазйых сред заключается в пропускании исследуемого потока через высокочастотный датчик сплошности, измерении его резонансной частоты и давления среды, покоторым определяют сплошность потока а и плотности уЪ,рж пара и жидкости, исследуемый поток пропускают через датчик с массовой скоростью а = 6IЯ .гп, где 6 - массовый расход среры, кг/с; 3 - величина сечения датчика, м.; в - массовая скорость, соответствующая гомогенизированной структуре потока, а величину массового расходного паросодержания определяют по формуле х = 1 + (а - 1) ржlрп ", 1 ил. Г, Г - равновесные значения энтальпии жидкой и газовой фаз потока соответственно в точке измерения х;4О - теплоприток на участке от точки с СЛ энтальпией 11 до точки, в которой определя- Одется х,.. 6 д6 - расход среды. 3Данный способ обладает следующими р недостатками:необходима калибровка расходомерного устройства, а аттестованные поверочные устройства, например для гелия, практиче- ф ски недоступны для широкого круга потребителей;для криогенных сред трудно обеспечить индентичность рабочих условий датчика температуры и условий, при которых проводится его калибровка, что ведет к дополнительной погрешности измерения температуры;для криогенных сред существуют сложности при определении величины теплопритока О, так как рассчитать зту величину для реального объекта не представляется возможным, а датчиков для измерений этой величины не существует,Эти недостатки усложняют процедуру .определения величины х или делают ее невозможной.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения величин х с помощью высокочастотногодатчика сплошности потоковдвухфазных сред. Этот датчик в принципе можно использовать для измерения величины х, которая связана со сплошностью потока с следующим соотношениемх =1+ - (а - 1) - ) , (2) где й = " (3) - коэффицимент скольженияОжфаз;Оп, Ож - средние скорости пара и жидкости соответственно;р, рж- плотности пара и жидкости соответственно,Величина й для каждой конкретной среды зависит от многих факторов и может изменяться в следующих пределах: для гелия й = 1-2,5, для воды И = 1-10, Надежных методик определения й для широкого диапазона режимных параметров не существует, Поэтому для измерения величины х с помощью датчика сплошности необходима серия трудоемких калибровочных экспериментов, При этом калибровка должна проводиться индивидуально для датчйков с различной величиной сечения. Надо отметить, что этот способ требует создания специальных калибровочных стендов с собственными системами измерения различных параметров рабочих сред.При увеличении массовой скорости (расхода среды в определенном сечении) скольжение фаз в двухфазном потоке уменьшается, т.е. М, и течение приобретает так называемую гомоген ную структуру. Обозначим минимальную скорость двухфазной смеси, при которой течение гомогенно при любых х. как гп. Тогда при скорости потока вв, можно утверждать, что й = 1, и следовательно х -- 1+(а , (4) т.е. между х и а существует однозначная связь. Величина е зависит от плотностей рж и рлсмеси и составляет, например, для гелия 100 кг/м с, для водовоздушной смеси при атмосферном давлении 1000кгм с.Цель изобретения - определение величины массового расходного паросодержа 5 ния двухфазных потоков сред.Указанная цель достигается тем, что вспособе опрделения соотношения фаз двухфазных сред, заключающемся в пропускании исследуемого потока через10 высокочастотный датчик сплошности, измерении его резонансной частоты и давлениясреды, по которым определяют сплошностьпотока а и плотности р рж пара и жидкости, исследуемый поток пропускают через15 датчик с массовой скоростьюп 1 = -пг,65(5)где 6 - массовый расход среды, кг/сЯ - величина сечения датчика, м;20 щг - массовая скорость, соответствующая гомогенизированной структуре потока,а величину массового расходного паросодержания х определяют по формуле (4).На чертеже изображена схема устрой 25 ства для реализации способа с одним извариантов Реализации электронного блокадля измерения величины х,Устройство содержит датчик 1 сплошности, измерительный преобразователь 2 дав 30 ления, электронный блок 3 для определениясплошности среды, блок 4 питания и схемупредварительного усиления измерительного преобразователя давления, аналого-цифэовой преобразователь 5 (АЦП), постоянное35 запоминающее устройство 6 (ПЗУ), устройство 7 ввода-вывода (УВВ), генератор 8 тактовых импульсов, однокристальнуюмикро-ЭВМ 9, устройство 10 индикации,Устройство для реализации способа40 представляет собой датчик 1 сплошности,который соединен с электронным блоком 3для определения сплошности среды и измерительным преобразователем 2 давления.Измерительный преобразователь давления45 соединен через блок 4 питания и схемупредварительного усиления с АЦП 5, который в свою очередь связан с УВВ 7 и ПЗУ 6.Однокристальная микро-ЭВМ 9 соединенас электронным блоком 3 для определения50 сплошности среды, УВВ 7 и блоком 10 индикации, Генератор 8 тактовых импульсов соединен с УВВ 7, ПЗУ 6 и однокристальноймикро-Э В М.Устройство работает следующим обра 55 зом,Поток в соответствии с фиг.1 поступаетв высокочастотный датчик 1 сплошностидвухфазных потоков, перед которым установлен измерительный преобразователь 21753378 Составитель А. АлексеевТехред М.Моргентал Корректор А. Ворови Редактор анко аказ 2764 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 д, ул.Гагарина, 1 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, У давления, С помощью электронного блока 3 для определения сплошности среды в датчике возбуждаются высокочастотные колебания, Выходным сигналом датчика служит резонансная частота, величина которой является функцией диэлектрических проницаемостей каждой иэ фаз, а следовательно, и сплошности двухфазной среды. Эта частотаподается в электронный блок для измерения сплошности среды, Одновременно сигнал с измерительного преобразователя 2 давления после предварительного усиления в блоке 4 подается на АЦП 5, который преобразует его в двоичный код, Этот код является адресом для ПЗУ, в котором записаны свойства среды в зависимости от давления.Числовое значение сигнала с учетом свойств среды передается на УВВ 7. Далее сигнал поступает в микро-ЭВМ, Одновременно в микро-ЭВМ поступает сигнал с электронного блока для измерения сплошности среды. Генератор 8 тактовых импуль.сов управляет работой АЦП, УВВ и выдает запрос на прерывание в микро-ЭВМ 9. Микро-ЭВМ производит расчет величины х и выдает информацию на устройство 10 индикации. Испытания показали, что с помощью такого устройства можно измерять х с погрешностьюю 5 О, что позволяет применять этотспособ для диагностики и контроля обору 5 дования с двухфазными рабочими средами.ф ар мула и зоб рете н и яСпособ определения соотношения фаэдвухфазных сред, заключающийся в пропускании исследуемого потока через высоко 10 частотный датчик сплошности, измеренииего резонансной частоты и давления среды,по которым определяют сплошность а потока и плотности р, рж соответственнопара и жидкости,отл ича ющи йс ятем,15 что, с целью непосредственного определения величины массового расходного паросодержания, исследуемый потокпропускают через датчик с массовой скоростью в = О/Я ) аг, где 6 - массовый рас 20 ход среды, кг/с; Я - величина сечениядатчика, м; аг - массовая. скорость, соотз,ветствующая гомогенизированной структуре потока, а величину х массовогорасходного паросодержания определяют25 по формулех =1+ а)ф