[發明專利]氣液兩相流相變換熱循環系統

有效

• 申請號: 201410707294.1
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104390664B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 姜周曙;俞自濤;祝紅梅;王劍;孫瑞楨
• 申請（專利權）人: 杭州日光科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 張劍英

技術領域

本發明屬于熱工參數測量與控制技術領域，具體涉及一種氣液兩相流相變換熱循環系統。

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背景技術

管路中氣液兩相流的流動和傳熱是能源動力和石油化工設備中的常見的現象，例如：核電站MSR再熱器就是一種典型的濕蒸氣的相變換熱過程。為了了解氣液兩相流的流動和換熱特性，有必要對氣液兩相流的熱工參數進行實時精確測量和控制。

干蒸氣現大多數采用孔板、渦街等流量計測量體積流量，并采用密度補償的方法，得出干蒸氣的質量流量。濕蒸氣密度是溫度(或壓力)與飽和蒸氣干度的函數，濕蒸氣干度的精確測量，在技術上有較大難度，因此，干蒸氣的流量測量方法不適用于濕蒸氣。

濕蒸氣的干度測量有許多種測量方法，可分為化驗方法、非熱力學方法、熱力學方法。化驗方法通過對待測飽和蒸氣采樣，化驗液態中含鹽量確定飽和蒸氣干度。化驗方法是一種實驗室檢測方法，不適用于工程上的在線實時測量。

非熱力學方法有光學探測法、電導探針法、電容法、熱線射線法和示蹤劑法等。目前，非熱力學測量裝置造價較高，易受使用場所限制，測量精度和使用壽命都不是十分理想。

熱力學方法有節流法、蒸氣空氣混合法、加熱法、相分離法、混合法、凝結法、能量平衡法和量熱計法等。此類方法源于濕蒸氣干度的熱力學定義，測量原理清晰，缺點是需要抽取試樣，其在線實用性受到一定的限制。例如：節流法的溫度測量誤差不得超過±0.3℃，若節流后的蒸氣溫度低于大氣壓對應的飽和蒸氣溫度，則有必要將采樣蒸氣膨脹到真空狀態，為了確保蒸氣在量熱裝置系統中絕熱膨脹，需保證裝置保溫性能良好，且盡可能縮短采樣管道長度。凝結法的測量原理簡單，受待測濕蒸氣參數影響小，干度測量范圍寬，具備了在線實時測量的條件。

此外，由于受到制造和工藝條件限制，在實際應用中，氣體壓縮機的選擇范圍有限，從而成為高溫、高壓頭、大流量氣體輸送的難題。

發明內容

本發明根據以上不足，提供了一種氣液兩相流相變換熱循環系統，可以對進入換熱器入口的氣液兩相流的溫度、壓力、流量和干度等熱工參數實現精確測量和控制。

本發明的技術方案是：

一種氣液兩相流相變換熱循環系統，包括：蒸氣發生器、減壓閥、蒸氣過熱器、加濕減溫器、溫度精調器、換熱器、冷卻器、凝結液儲存箱、液體變頻循環泵、加濕變頻泵、去離子液體制備裝置和除氧器、多個溫度傳感器、多個壓力傳感器、液體循環量流量計和加濕器液體流量計，經去離子液體制備裝置和除氧器處理的純凈液體被送入蒸氣發生器中產生飽和蒸氣，該飽和蒸氣經減壓閥進入蒸氣過熱器，在蒸氣過熱器中形成干度為1的過熱蒸氣，該過熱干蒸氣經過加濕減溫器進行定量加濕，形成的氣液兩相流進入溫度精調器，被加熱至預定溫度，接著，進入換熱器被加熱為過熱蒸氣或被冷凝為濕蒸汽，過熱蒸氣或濕蒸汽隨后進入冷卻器，被完全凝結為液體，并進入凝結液儲存箱，該凝結液儲存箱中的液體經液體變頻循環泵輸送至蒸氣發生器，蒸氣發生器還經加濕變頻泵連通到加濕減溫器，蒸氣過熱器前設置有第一溫度傳感器T1和第一壓力傳感器P1，蒸氣過熱器后設置有第二溫度傳感器T2和第二壓力傳感器P2，溫度精調器前設置有第三溫度傳感器T3和第三壓力傳感器P3，溫度精調器后設置有第四溫度傳感器T4和第四壓力傳感器P4，上述各電控部件與控制器電連接。

還包括安裝在所述液體變頻循環泵輸出端的第一流量計F1和安裝在所述加濕變頻泵輸出端的第二流量計F2，所述控制器采集第一流量計F1、第二流量計F2的信號，獲得液體變頻循環泵和加濕變頻泵流量之差，并且控制所述蒸氣發生器的加熱量，最終決定所述蒸汽發生器所產生的飽和蒸汽的溫度和流量。

所述干度為1的過熱蒸氣，其過熱度由所述蒸氣過熱器入口的焓值和蒸氣過熱器的加熱量決定。

所述加濕減溫器的加液量由安裝在所述液體變頻循環泵輸出端的第一流量計F1測得的液體流量值乘以所述氣液兩相流的額定干度百分比計算而得，其值可由所述加濕變頻泵輸出端的第二流量計F2測量，并由加濕變頻泵控制。

所述氣液兩相流的溫度由所述換熱器輸入端的第四溫度傳感器T4檢測，并由所述溫度精調器控制。

所述氣液兩相流的壓力由所述換熱器輸入端的第四壓力傳感器P4檢測，由所述減壓閥控制。

所述冷卻器的風量開度根據所述換熱器輸出端的第五溫度傳感器T5和第五壓力傳感器P5實現控制。