雙文丘里管的制作方法
【專利摘要】雙文丘里管，由串聯(lián)且端口直徑相同，但喉部直徑比不同的輸入文丘里管和輸出文丘里管組成；優(yōu)選的，所述輸入文丘里管的直徑比大于輸出文丘里管的直徑比，且輸入文丘里管的擴散角大于輸出文丘里管的擴散角。采用本發(fā)明所述的雙文丘里管，通過不同結(jié)構(gòu)的兩個文丘里管串聯(lián)，能在線實時計算出濕蒸汽總流量和干度。
【專利說明】雙文丘里管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于熱工測量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種雙文丘里管。
【背景技術(shù)】
[0002]濕蒸汽是一種汽相為連續(xù)相、液相為彌散相且具有穩(wěn)定流動結(jié)構(gòu)的汽液兩相混合物。濕蒸汽的流量、干度是熱工實驗研究和設(shè)備運行的重要參數(shù)；比如，濕蒸汽的流量、干度對低溫低干度自然循環(huán)的供熱堆的運行安全影響較大；核電站的汽輪機末端幾級葉片，蒸汽干度直接影響汽輪機的葉片壽命和汽輪機效率；在化工、食品加工、制藥等工業(yè)中，蒸汽的流量和干度的控制與產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要關(guān)系；在石油熱采中，向油層注入的高溫高壓濕蒸汽的流量和干度對采油的經(jīng)濟性有著重要影響。
[0003]文丘里管是根據(jù)文丘里效應(yīng)研制開發(fā)的一種節(jié)流式流量傳感器，是一種標準節(jié)流裝置。如圖2所示一個傳統(tǒng)文丘里管的剖面圖，單個文丘里管包括的進口和出口處口徑相同且均一，在文丘里管中部有一個口徑小于進口和出口處內(nèi)徑的喉部，喉部口徑d與進口或出口處口徑D比為文丘里管的直徑比，文丘里管的口徑收縮處的傾斜角為文丘里管的擴散角S。當它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流速將在文丘里管喉部處形成局部收縮，因而流速增力口，靜壓力降低，于是在節(jié)文丘里管喉頸前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的雙文丘里管概念多為采用內(nèi)藏式結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑較大的外部文丘里管內(nèi)部還包有一個外徑小于外部文丘里管內(nèi)徑的文丘里管。例如中國專利CN201020105775.2中公開了一種內(nèi)藏式雙文丘里管，通過測量兩個文丘里管喉部壓差計算流量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為在工業(yè)應(yīng)用中對濕蒸汽進行實時測量，本發(fā)明提供一種雙文丘里管。
[0006]本發(fā)明所述雙文丘里管由串聯(lián)且端口直徑相同、但喉部直徑比不同的輸入文丘里管和輸出文丘里管及連接輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接段組成。采用直徑比不同的雙文丘里管串聯(lián)用于測量濕蒸汽干度和流量，流過雙文丘里管的蒸汽流量、壓力和干度理論上處處相等，使得一次可以測量出兩個不同的文丘里管喉部壓差，構(gòu)建兩個不同的虛高特性方程，便于聯(lián)合求解得出濕蒸汽干度和流量。
[0007]基于上述基本方案的雙文丘里管的第一種優(yōu)選實施方式為:所述輸入文丘里管的直徑比大于輸出文丘里管的直徑比；且輸入文丘里管的擴散角大于輸出文丘里管的擴散角。以減小蒸汽流過雙文丘里管的壓力損失。
[0008]基于第一種優(yōu)選實施方式的雙文丘里管的第二種優(yōu)選實施方式為:所述輸入文丘里管的直徑比為0.7，輸出文丘里管的直徑比為0.4?？梢匀〉酶玫臏y量效果。
[0009]基于上述基本方案的雙文丘里管的第三種優(yōu)選實施方式為:所述輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接段長度至少為端口直徑5倍。以屏蔽輸入文丘里管對輸出文丘里管的參數(shù)影響。
[0010]基于第一種或第二種優(yōu)選實施方式的雙文丘里管的第五種優(yōu)選實施方式為:所述輸入文丘里管的擴散角為15度，輸出文丘里管的擴散角為12度?？梢匀〉酶玫臏y量效
果O
[0011]采用本發(fā)明所述的雙文丘里管，通過不同結(jié)構(gòu)的兩個文丘里管串聯(lián)，能在線實時計算出濕蒸汽總流量和干度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出本發(fā)明所述雙文丘里管的一種【具體實施方式】的示意圖；
圖2示出傳統(tǒng)文丘里管的參數(shù)意義示意圖；
各圖中附圖標記名稱為:11.輸入文丘里管12.連接段13.輸出文丘里管14.輸入文丘里管喉部15.輸出文丘里管喉部16.輸入文丘里管壓差測量區(qū)17.輸出文丘里管壓
差測量區(qū)。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0014]一種雙文丘里管，由串聯(lián)且端口直徑相同、但喉部直徑比不同的輸入文丘里管11和輸出文丘里管13組成。端口直徑相同。
[0015]本發(fā)明所述雙文丘里管由串聯(lián)且端口直徑相同、但喉部直徑比不同的輸入文丘里管和輸出文丘里管及連接輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接段組成。采用直徑比不同的雙文丘里管串聯(lián)用于測量濕蒸汽干度和流量，流過雙文丘里管的蒸汽流量、壓力和干度理論上處處相等，使得一次可以測量出兩個不同的文丘里管喉部壓差，構(gòu)建兩個不同的虛高特性方程，便于聯(lián)合求解得出濕蒸汽干度和流量。
[0016]圖1給出本發(fā)明所述雙文丘里管的一種【具體實施方式】，由輸入文丘里管11和輸出文丘里管12連接而成，輸入文丘里管的直徑比大于輸出文丘里管的直徑比，輸入文丘里管的擴散角大于輸出文丘里管的擴散角。由于前端文丘里直徑比大，根據(jù)GB/T 2624.4-2006當文丘里管直徑比為較大時，擴散角對壓力損失影響不明顯。較大的擴散角能縮短測量裝置的長度，能減小成本，給安裝提供方便。對于直徑比較小的輸出文丘里管，擴散角對壓力損失影響明顯，采用較小的擴散角能較小壓力損失。根據(jù)使用經(jīng)驗最終優(yōu)化為前面擴散角為15度，后面擴散角為12度。
[0017]本發(fā)明根據(jù)實驗室的試驗測試結(jié)果并結(jié)合GB/T 2624.4-2006規(guī)定，文丘里管前端連接段的長度越長，前端對文丘里測量影響越小。在輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接處直徑相等，相互連接的連接段長度至少為5倍連接段直徑。
[0018]基于上述雙文丘里管，本發(fā)明公開一種濕蒸汽流量干度一體化測量裝置，包括上述雙文丘里管I;
所述輸入文丘里管和輸出文丘里管都連接有用于測量其喉部壓差的壓差測量裝置，還包括用于測量其管道壓力的壓力測量裝置。壓力測量裝置可以安裝在輸入文丘里管、連接段或輸出文丘里管上。
[0019]被測的濕蒸汽流經(jīng)雙文丘里管時，流速將在輸入文丘里管和輸出文丘里管喉部形成局部的收縮，因而流速增加，靜壓降低，于是在文丘里管喉部前后便產(chǎn)生了差壓，在濕蒸汽中液相離散于汽相中，流動過程中相對速度的差異，導(dǎo)致了相間能量損失，最終反映于文丘里管喉部前后的差壓上，引起了測量值的虛高。而串聯(lián)的文丘里管結(jié)構(gòu)對虛高有著規(guī)律性的影響，不同的文丘里管有著不同的虛高方程。
[0020]本發(fā)明所述濕蒸汽流量干度一體化測量裝置由兩個喉部直徑比不同的文丘里管作為一次測量元件，壓差測量裝置和壓力測量裝置測量兩個文丘里管的喉部壓差和輸入文丘里管的管道壓力，通過計算，可以得到待測濕蒸汽流量和濕蒸汽干度。壓差測量裝置分別安裝在輸入文丘里管喉部14的輸入文丘里管壓差測量區(qū)16和輸出文丘里管喉部15的輸出文丘里管壓差測量區(qū)17。
[0021]
上述壓差測量裝置的一種【具體實施方式】為從文丘里管喉部引出管道對蒸汽取樣，管道上安裝有冷凝裝置，例如冷凝罐。蒸汽通過冷凝后，再送入與冷凝裝置管道連接的壓差變送器進行測量。與輸入文丘里管連接的所述壓力測量裝置優(yōu)選為壓力變送器，對輸入文丘里管的壓力進行測量。壓力變送器是一種接受壓力變量、經(jīng)傳感轉(zhuǎn)換后，將壓力變化量按一定比例轉(zhuǎn)換為標準輸出信號的儀表。壓差變送器用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成電流或電壓信號輸出。
[0022]獲得兩個文丘里管在不同濕蒸汽工況下的虛高特性數(shù)據(jù)后，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)模擬方法，再通過數(shù)值模擬方法獲得不同壓力、流量和干度下的虛高特性數(shù)據(jù)，獲得兩個文丘里管的虛高方程。
[0023]根據(jù)J.W.Murdock公式，結(jié)合對文丘里管的單相流量計算公式，輸入文丘里的虛高方程為:
【權(quán)利要求】
1.雙文丘里管，其特征在于，所述雙文丘里管(I)由串聯(lián)且端口直徑相同、但喉部直徑比不同的輸入文丘里管(11)和輸出文丘里管(13)及連接輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接段組成。
2.如權(quán)利要求1所述雙文丘里管，其特征在于:所述輸入文丘里管(11)的直徑比大于輸出文丘里管(13)的直徑比，且輸入文丘里管的擴散角大于輸出文丘里管的擴散角。
3.如權(quán)利要求2所述雙文丘里管，其特征在于:所述輸入文丘里管的直徑比為0.7，輸出文丘里管的直徑比為0.4。
4.如權(quán)利要求2或3所述雙文丘里管，其特征在于:所述輸入文丘里管的擴散角為15度，輸出文丘里管的擴散角為12度。
5.如權(quán)利要求2所述雙文丘里管，其特征在于:所述輸入文丘里管和輸出文丘里管的連接段(12)長度至少為端口直徑5倍。
【文檔編號】G01F1/44GK103438942SQ201310374118
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】何燦陽, 袁德文, 閆曉, 熊萬玉, 劉錦, 昝元峰, 黃軍, 黃彥平 申請人:中國核動力研究設(shè)計院