[實(shí)用新型]一種飽和蒸汽物理性質(zhì)測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520403624.8
• 申請(qǐng)日: 2015-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204666201U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡軍;于清澄;袁鳳濱;傅菲菲;李曉南
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蔡軍
• 主分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 分類(lèi)號(hào): G01D21/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)科威專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21101
• 代理人: 楊堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及飽和蒸汽測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是用于對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)蒸汽進(jìn)行測(cè)量的一種飽和蒸汽物理性質(zhì)測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

目前，在工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)管道內(nèi)流體的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量的裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量難度大，尤其是當(dāng)管道內(nèi)通有飽和蒸汽時(shí)，要針對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)飽和蒸汽的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，其物理性質(zhì)包括：焓、熵、比容、干度等，通常是采用模擬實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行測(cè)量，再推導(dǎo)實(shí)際工況參照的計(jì)量，該測(cè)量裝置安裝復(fù)雜，只能對(duì)飽和蒸汽單一的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，而且精確度很低，干度值等測(cè)量非常模糊。就目前未見(jiàn)有采用在線(xiàn)方式的測(cè)量設(shè)備直接對(duì)流動(dòng)飽和蒸汽進(jìn)行精確測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種飽和蒸汽物理性質(zhì)測(cè)量裝置，解決了現(xiàn)有飽和蒸汽測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)、安裝復(fù)雜，功能單一，測(cè)量精度差的問(wèn)題，其能夠在線(xiàn)對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)飽和蒸汽的多種物理性質(zhì)進(jìn)行精確測(cè)量。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：該飽和蒸汽物理性質(zhì)測(cè)量裝置包括傳感器和顯示器，其技術(shù)要點(diǎn)是：所述傳感器由布置在管道外壁的振動(dòng)傳感器和位移傳感器組成，振動(dòng)傳感器與位移傳感器通過(guò)各自的信號(hào)傳輸端口以并聯(lián)方式與信號(hào)處理器連接，信號(hào)處理器與通過(guò)數(shù)據(jù)接口與計(jì)算單元連接，計(jì)算單元連接所述顯示器，所述計(jì)算單元為存儲(chǔ)有計(jì)算水和水蒸汽熱力性質(zhì)的IAPWS-IF97計(jì)算公式的計(jì)算裝置。

本實(shí)用新型具有的積極效果是：由于本實(shí)用新型采用振動(dòng)傳感器和位移傳感器并聯(lián)布置在管道外壁，采集測(cè)量管道內(nèi)流動(dòng)飽和蒸汽的振動(dòng)頻率變化值和振動(dòng)信號(hào)，并經(jīng)信號(hào)處理器和計(jì)算單元進(jìn)行處理和計(jì)算，對(duì)管道內(nèi)流動(dòng)飽和蒸汽的物理性質(zhì)進(jìn)行精確測(cè)量，物理性質(zhì)包括焓、熵、溫度、壓力、比容、熱值、干度等，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠在線(xiàn)測(cè)量即直接在通有流動(dòng)蒸汽的管道上進(jìn)行測(cè)量，而且同時(shí)測(cè)量流動(dòng)飽和蒸汽多種物理性質(zhì)，安裝方便，測(cè)量精度高，安全可靠。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

圖1是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型易于理解，根據(jù)圖1詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，實(shí)施例如圖1所示，該飽和蒸汽物理性質(zhì)測(cè)量裝置包括傳感器、信號(hào)處理器、計(jì)算單元和顯示器，傳感器由布置在管道1外壁的振動(dòng)傳感器2和位移傳感器3組成，振動(dòng)傳感器2和位移傳感器3布置在管道1同一截面形成有夾角的位置，振動(dòng)傳感器2與位移傳感器3通過(guò)各自的信號(hào)傳輸端口以并聯(lián)方式與信號(hào)處理器，信號(hào)處理器為帶有信號(hào)處理器由電源板、放大板、整形板、頻電轉(zhuǎn)換板的常規(guī)信號(hào)處理裝置，信號(hào)處理器與通過(guò)數(shù)據(jù)接口與計(jì)算單元連接，信號(hào)處理器對(duì)信號(hào)整形處理變?yōu)镮/O信號(hào)輸送到計(jì)算單元，所述計(jì)算單元為存儲(chǔ)有國(guó)際工業(yè)通用的計(jì)算水和水蒸汽熱力性質(zhì)的IAPWS-IF97計(jì)算公式的計(jì)算裝置。該計(jì)算單元可采用任何有編程計(jì)算能力的裝置如：PLC計(jì)算機(jī)或芯片CPU，ASIC單片機(jī)及DSP等，計(jì)算單元連接所述顯示器等外部設(shè)備，用于顯示各種參數(shù)及結(jié)果。

工作原理：當(dāng)一個(gè)位于以P點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的管子內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)做朝向或遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生一貫性力，圖中質(zhì)量為δm的質(zhì)點(diǎn)以勻速v圍繞一個(gè)固定點(diǎn)P并以角速度ω旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動(dòng)時(shí)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)將獲得兩個(gè)加速度分量：

1.法向加速度αr，其量值等于ω²r，方向朝向P點(diǎn)；

2.切向加速度αt，其量值等于2ωv，方向與αr垂直。

根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律（力=質(zhì)量X加速度），產(chǎn)生切向加速度αt，必定在αt的方向上施加一個(gè)相應(yīng)的力，其大小等于2ωvδm，這個(gè)力來(lái)自向上轉(zhuǎn)動(dòng)的管道。反向作用于管道上的力，F(xiàn)?c=2ωvδm。圖中，流體δm=ρAΔx，因此可表示為：

ΔF?c=2ωvδm=2ωvρAΔx=2ωδq?m?Δx

式中：A為管道內(nèi)截面積

Δq?m=δdm/d?t=vρA

對(duì)于特定的旋轉(zhuǎn)管道，其頻率特性是一定的，ΔFc?僅取決于δq?m，因此，通過(guò)直接或間接測(cè)得在旋轉(zhuǎn)的管道中的流動(dòng)的流體所施加的切向力得到切向力，利用計(jì)算水和水蒸汽熱力性質(zhì)的IAPWS-IF97計(jì)算公式的計(jì)算單元，就可以運(yùn)算測(cè)得質(zhì)量流量，通過(guò)質(zhì)量流量與管道參數(shù)就可以直接測(cè)量出流體的密度ρ。對(duì)于飽和蒸汽此時(shí)的密度ρ即為濕飽和蒸汽的密度。利用計(jì)算儀中計(jì)算出此時(shí)的濕飽和蒸汽的干度及其他參數(shù)。