[發(fā)明專利]一種氣相混合物的蒸汽濃度在線測量系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011063751.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112185595A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 臧金光;張妍;閆曉;都宇;胡強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G21C17/017;G01N9/00;G01N9/36
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了一種氣相混合物的蒸汽濃度在線測量系統(tǒng)及方法，所述在線測量系統(tǒng)包括主氣管、壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器；所述壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器安裝在主氣管的側(cè)壁上；所述壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器布置在主氣管的同一軸向平面上。本發(fā)明采用雙溫度測量獲得截面平均溫度，采用雙密度測量獲得載面平均密度，利用壓力與溫度信息獲得單組分密度，根據(jù)單組分密度與混合物平均濃度關(guān)系，得到蒸汽混合的蒸汽濃度，具有準確度高的優(yōu)點。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及儀表測量領域，具體涉及一種氣相混合物的蒸汽濃度在線測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

反應堆破口事故發(fā)生時，高溫高壓流體從破口處進入安全殼，上游液體迅速閃蒸形成大量蒸汽，并與安全殼內(nèi)的空氣混合，形成蒸汽與不可凝氣體的氣相混合物。為防止安全殼內(nèi)壓力和溫度超過設計限值，需要對氣相混合物中的蒸汽進行冷凝。不可凝氣體對蒸汽冷凝特性影響很大，不可凝氣體聚集在汽液界面附近，增加了冷凝傳熱熱阻，會極大影響蒸汽冷凝的傳熱能力。

為研究不可凝氣體濃度對于蒸汽冷凝特性的影響規(guī)律，為安全殼內(nèi)蒸汽冷凝相關(guān)安全系統(tǒng)設計提供輸入，需要獲得蒸汽與空氣混合物內(nèi)的蒸汽濃度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氣相混合物的蒸汽濃度在線測量系統(tǒng)及方法，能夠準確測量氣相混合物中的蒸汽濃度。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種氣相混合物的蒸汽濃度在線測量系統(tǒng)，包括主氣管、壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器；

所述壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器安裝在主氣管的側(cè)壁上；所述壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器布置在主氣管的同一軸向平面上。

即本發(fā)明的測量系統(tǒng)包括1個壓力傳感器、2個溫度傳感器和2個密度傳感器；采用雙溫度測量獲得截面平均溫度，采用雙密度測量獲得載面平均密度，基于物性狀態(tài)方程得到純蒸汽密度和純空氣密度；再根據(jù)混合物平均密度，得到蒸汽濃度。

進一步地，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器以主氣管的中心軸呈對稱設置。

進一步地，第一密度傳感器和第二密度傳感器以主氣管的中心軸呈對稱設置。

進一步地，以壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器所在平面的右側(cè)水平點為0°，逆時針方向旋轉(zhuǎn)；壓力傳感器位于45°方位，第一密度傳感器和第二密度傳感器分別位于0°和180°方位，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別位于90°和270°方位。

上述布置的效果是，一是使不同信號的傳感器布置在截面的不同方位，盡量減少測量過程的相互干擾；二是將同類型的傳感器采用雙重測量，且180°對稱布置，便于減少通道內(nèi)因流體參數(shù)分布不均而對測量產(chǎn)生的影響，提高測量的精準度。

進一步地，壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器所在平面與上游直管段的距離大于等于10倍主氣管的直徑。

進一步地，壓力傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一密度傳感器和第二密度傳感器所在平面與下游直管段的距離大于等于5倍主氣管的直徑。

以上傳感器的布置方式的主要考慮是將傳感器布置在直管段流動穩(wěn)定區(qū)域，減少管道上下游可能存在的阻力件、彎頭等引起的流動不穩(wěn)定對測量結(jié)果產(chǎn)生的不利影響。

進一步地，第一密度傳感器和第二密度傳感器均為音叉式密度計。

所述音叉式密度計能夠提高密度測量的準確度。