Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ СУХОСТИ ПОТОКА ВЛАЖНОГО ПАРА

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к технической физике, а именно к области контроля технологических параметров, и может быть использовано для определения степени сухости потока влажного пара в паропроводах.

Уровень техники

Аналогом изобретения является устройство, содержащее: паропровод с измерителем давления и измерителем температуры, с узлом отбора пробы пара; теплообменник; линию подвода пара в теплообменник от узла отбора пробы пара. [Патент №2046328 (RU), МПК G01N 25/60; Устройство для определения степени сухости потока влажного пара, А.В.Коваленко, 1995 г.; бюллетень изобретений №29].

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков аналога: «устройство, содержащее: паропровод с измерителем давления и измерителем температуры, с узлом отбора пробы пара; теплообменник; линию подвода пара в теплообменник от узла отбора пробы пара».

Недостатками аналога являются:

А. Периодический характер работы.

Б. Длительное восстановление для подготовки проведения (каждой) следующей процедуры определения степени сухости.

Б. Отсутствие возможности автоматизации.

Прототипом изобретения является устройство, содержащее: паропровод с измерителем давления и измерителем температуры, с узлом отбора пробы пара; теплообменник, смешивающий конденсат отбираемой пробы пара с нагреваемой водой;

линию подвода пара в теплообменник от узла отбора пробы пара; линию подвода холодной воды с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры;

линию отвода смеси нагретой воды и конденсата отбираемой пробы пара с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры; вычислитель с подключенными выходами измерителей [Патент №2380694 (RU), МПК G01N 25/60; Способ контроля степени сухости влажного пара, А.В.Коваленко, 2010 г.; бюллетень изобретений №3].

С существенными признаками изобретения совпадает следующая совокупность признаков прототипа:

«устройство, содержащее: паропровод с измерителем давления и измерителем температуры, с узлом отбора пробы пара; теплообменник; линию подвода пара в теплообменник от узла отбора пробы пара; линию подвода холодной воды с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры; вычислитель с подключенными выходами измерителей».

Недостатком прототипа является:

А. Смешивание нагреваемой воды с конденсатом отбираемой пробы пара.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, является: устройство для определения степени сухости потока влажного пара.

При осуществлении изобретения может быть получен следующий технический результат:

А. Определение степени сухости влажного пара без смешивания нагреваемой воды с конденсатом отбираемой пробы пара.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство, содержащее:

Паропровод с измерителем давления и измерителем температуры, с узлом отбора пробы пара; теплообменник; линию подвода пара в теплообменник от узла отбора пробы пара; линию подвода холодной воды с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры; вычислитель с подключенными выходами измерителей;

содержит:

теплообменник, не смешивающий конденсат отбираемого пара с нагреваемой водой; линию отвода конденсата отбираемого пара с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры; линию отвода нагреваемой воды с измерителем температуры.

Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, выражаются следующей совокупностью признаков: «содержит:

теплообменник, не смешивающий конденсат отбираемого пара с нагреваемой водой; линию отвода конденсата отбираемого пара с расходомером, с измерителем давления и измерителем температуры; линию отвода нагреваемой воды с измерителем температуры».

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

Рис.1. Устройство для определения степени сухости потока влажного пара.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На рис.1 показана схема устройства для определения степени сухости потока влажного пара. Это устройство содержит:

- паропровод 1 с измерителями статического давления 2, с узлом отбора пробы пара 3;

- теплообменник 5, не смешивающий конденсат отбираемого пара с нагреваемой водой;

- линию подвода пара 4 в теплообменник 5 от узла отбора пробы пара 3;

- линию подвода холодной воды 6 с расходомером 8, с измерителем давления 9 и измерителем температуры 7;

- линию отвода конденсата отбираемого пара 12 с расходомером 14, с измерителем давления 15 и измерителем температуры 13;

- линию 10 отвода нагретой воды с измерителем температуры 11;

- вычислитель 16 с подключенными выходами измерителей 2, 11, 13, 14, 15, 7, 8, 9.

Предлагаемое устройство может быть реализовано из технологических узлов и измерителей, используемых в существующих системах снабжения паром.

По линии 4 проба пара, отбираемая из паропровода 1, через узел отбора пробы пара 3 поступает в теплообменник 5.

Конденсат отбираемой пробы пара выводится из теплообменника 5 через линию отвода конденсата 12.

По линии 6 в теплообменник 5 подается холодная вода.

Нагретая вода из теплообменника 5 выводится по линии отвода 10.

Выходы датчиков измерителей устройства подключены к входам вычислителя 16.

Возможность осуществления работы устройства показана примером вычисления степени сухости по сигналам его измерителей. Во время эксперимента для выбранного момента времени зарегистрированы следующие значения измеряемых параметров:

- расход холодной воды - G_{хол.воды}=30,0 т/ч;

- температура холодной воды - t_{хол.воды}=15,0°С;

- температура подогретой воды - t_{гор.воды}=85,0°С;

- давление холодной воды - Р_{хол.воды}=0,3 МПа;

- давление в паропроводе - Р_пар=6,5 МПа;

- расход конденсата пара - G_{конд.пара}=10,0 т/ч;

- температура конденсата пара - t_{конд.пара}=120,0°С;

- давление конденсата пара - Р_{конд.пара}=0,3 МПа.

1. Теплота, отбираемая от пара на нагрев холодной воды:

Q_{подогрева_воды}=G_{хол.воды}·(t_{гор.воды}-t_{хол.воды})·c=

=30,0·1000/3600·(85,0-15,0)=583,33 ккал/сек;

где: с - теплоемкость воды.

2. Теплота в конденсате отбираемого пара:

Q_{теплота в конденсате}=G_{конд.пара}·t_{конд.пара}·c=

=10,0·1000/3600·120,0=333,33 ккал/сек.

3. Энтальпия отбираемого пара:

i=(Q_{пoдoгpeвa_вoды}+Q_{теплота в конденсате})/G_{конд.пара}=

=(583,33+333,33)/(10,0·1000/3600)=916,66/2,27=403,81 ккал/кг.

4. Теплосодержание воды в точке кипения при давлении в паропроводе 6,5 МПа:

Q_воды=295,3 ккал/кг.

5. Теплота парообразования в 1 кг влажного пара:

Q_{п вп}=i-Q_воды=403,81-295,3=108,51 ккал/кг.

6. Скрытая теплота парообразования при давлении (6,5 МПа) в паропроводе:

Q_п=378,2 ккал/кг.

7. Степень сухости:

х=Q_{п вп}/Q_п=108,51/378,2=0,27.