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蒸汽流量的測量方法(十)
發布時間:2024-06-04 10:06:36| 瀏覽次數:

蒸汽相變對流量測量的影響

  水蒸氣顧名思義是氣相,但在一定條件下會變成液相;飽和水蒸氣中的水滴本是液相,但在一定條件會被蒸發變成氣相。這是蒸汽質量流量測則量中常常碰到的汽水相變。

在推導式質量流量計中,關鍵環節是蒸汽密度的求取,蒸汽相變發生后,就使得通常由蒸汽溫度壓力求取其密度的關系發生變化,因此必須認真對待。

(1)氣相變液相

過熱蒸汽在經過長距離輸送后,往往會因為熱量損失、溫度降低,使其從過熱狀態進入飽和狀態,甚至部分蒸汽冷凝出現相變而變成水滴。這些水滴對流量測量結果究竟有多大影響,下面舉例說明。

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①選用渦街流量計時濕度對測量結果的影響

渦街流量計的輸出僅與流過測量管的流體流速成正比,在測量濕飽和蒸汽時,水滴對渦街流量計輸出的影響可忽略,故可認為渦街流量計的輸出完全是由濕蒸汽的干部分所引起。而干部分的密度,無論是壓力補償或溫度補償,都可較精確地查出。

蒸汽計量的結果往往作為供需雙方經濟結算的依據,如果雙方約定按蒸汽干部分結算費用,冷凝水不收費,則在本例中相變對測量的影響微不足道,可以忽略。如果冷凝水也按照蒸汽一樣收費,則渦街流量計的計量結果偏低值為1-X。

②選用孔板流量計時濕度對測量結果的影響

GB/T2624-2006標準知,孔板流量計測量蒸汽質量流量時有式(3.1)。

當過熱蒸汽熱量損失而脫離過熱狀態后,只可能出現兩種情況。一種是進入臨界飽和狀態,另一種是進入過飽和狀態。如果進入臨界飽和狀態,從理論上講,流量計不會因此而增大誤差,因為在式(3.1)中,根據蒸汽壓力查出的ρ1與實際密度是相符的。如果進入過飽和狀態,情況就復雜了。

一般認為,蒸汽干度較高(X≥95%)時流體表現為均相流動。溫壓補償可按通常方法進行;但出現一定誤差。在式(3.1) 中,ρ1是實際流體濕飽和蒸汽的密度,其值比臨界飽和狀態的大,而且干度越低密度越大。而人們根據壓力查出的是臨界飽和狀態的密度,比實際密度小,所以質量流量計算結果出現負誤差。在濕度不進行測量的情況下,X是未知數,因此,測量結果偏低多少是個未知數。

在蒸汽干度較低(X≤95%)時,管道中的流體出現分層流動,產生誤差更大。

(2)濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽

濕飽和蒸汽變成過熱蒸汽,一般發生在濕飽和蒸汽突然較大幅度減壓,流體出現絕熱膨脹時。

①相變過程

濕飽和蒸汽中的蒸汽和水滴,處于氣液相平衡狀態,在壓力突然降低而低于平衡壓力時,水滴部分蒸發,同時從液相和氣相中吸收汽化熱,使氣液相溫度降低。如果溫度降低得不多或蒸發前濕度較高,都會使溫度迅速降低到與新的壓力所對應的飽和溫度,建立新的平衡。這時蒸汽仍為濕飽和蒸汽。如果壓力降低得很多或蒸發前濕度較低,則因水滴蒸發而使溫度降低后仍高于新的壓力所對應的飽和溫度,則蒸汽變為過熱狀態。

② 蒸發對流量測量的影響

a.上述蒸發發生后得到的兩種結果,前一種對補償無影響,僅僅是蒸汽中的干部分增加,干度相應增大。

b.如果蒸發發生后,蒸汽變為過熱狀態,而流量計又恰巧安裝在減壓之后的管道上。這時對流量計的影響分以下三種情況。

設計時已經考慮到蒸汽變為過熱狀態,或處于何種狀態難以確定,或有時是過熱狀態有時是飽和狀態,所以采用溫壓補償,則上述相變對測量結果無影響。

設計時按飽和蒸汽考慮,而且采用壓力補償,則上述相變將帶來較小的誤差,即過熱蒸汽溫度同飽和溫度之差所對應的密度差造成的補償誤差。

設計時按飽和蒸汽考慮,但采用溫度補償,則將過熱蒸汽溫度當作飽和溫度去查密度表。一般會引起較大的誤差。

③ 舉例。有一化工廠,鍋爐房供飽和蒸汽,并根據各用戶中蒸汽壓力要求值最高的一個決定鍋爐供汽壓力為1.0MPa,多數用戶在蒸汽總管進裝置時先經減壓閥減壓。現從圖3.13 所示的一個實例著手進行分析。

用作進入裝置蒸汽計量的渦街流量計安裝在減壓(穩壓)閥之后。原設計按飽和蒸汽考慮,采用溫度補償。經減壓,蒸汽總管帶入的水滴蒸發完后汽溫仍高于飽和溫度,呈過熱狀態,現場采集到的數據如圖所示。

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