专利名称：一种蒸汽干度测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是湿蒸汽两相流物性测量的技术领域，具体是一种蒸汽干度测量 仪。
背景技术：
湿蒸汽是干饱和蒸汽和饱和水的混合物，属于气液两相流。在石油开采、化 工、食品加工、制药等工业过程中，广泛使用湿蒸汽。为了对蒸汽利用过程实施有效的 技术监控，需要测定湿蒸汽干度，来反映湿蒸汽中的气液比。蒸汽干度定义为湿蒸汽的 干饱和蒸汽质量与湿蒸汽质量之比，目前，国内外还很少有测量蒸汽干度的仪器仪表。申请号为98113068.2的发明专利，公开了一种分流分相式两相流体流量测量方 法。附图2为该发明的结构示意图。该发明中，被测气液两相流流体经过管道16至分 配器17，分为流量大的主流和流量小的分流，分流的被测流体经过分离器18后，分离为 单相的气体流经管道19和单相的液体流经管道21，用气体流量计20测量气体流量、用 液体流量计22测量液体流量，便得出了气液两相流的气液比例。申请号为98251787.4 的实用新型专利，公开了一种分流分相式两相流体流量计，在该流量计中，其分离器为 一旋流式分离器。在上述这两个公开的专利文件中，其技术方案均为通过气液分离 器将气液两相流分离为气相流体和液相流体，然后再测定气相流体和液相流体的流量， 从而获得气液两相流的气液比例。虽然这一技术方案可行，但实施的效果并不好，其原 因为分离器是最为核心的部件，其性能的优劣关系着分流分相式两相流体流量计的性 能。由于分离器在工作中，分离出的气相流含有一些液体，而分离出的液相流又含有一 些气体，尤其是气液分离器在分离过程中，分离器容器内所产生的积液量波动大，从而 导致所分离出的气相流体和液相流体的流量波动大，使所测定的气液两相流分相流量稳 定性不好，以此测量结果得出的蒸汽干度波动大、准确性差。
发明内容为了克服现有技术中存在的蒸汽干度波动大、准确性差的不足，本发明提出了 一种蒸汽干度测量仪。本发明包括湿蒸汽管道、湿蒸汽管道阀、干饱和蒸汽管道、蒸汽质量流量表、 干饱和蒸汽管道阀、蒸发器、集水管、饱和水管道、疏水器、饱和水管道阀、液体质量 流量表、液面稳定器、排污管道阀、排污管道和蒸汽管喷头；其中，在蒸发器中部、顶部和底部均有湿蒸汽管道、干饱和蒸汽管道、集水管和排污 管道的连接孔；液面稳定器位于蒸发器内，并且位于湿蒸汽管道与蒸发器的连接孔上 方；集水管与蒸发器的连接孔位于液面稳定器上方。湿蒸汽管道固定在蒸发器中部一侧，一端与位于蒸发器内的蒸汽管喷头连接； 在湿蒸汽管道上有湿蒸汽管道阀。饱和水管道位于蒸发器中部另一侧，通过集水管与蒸 发器的罐体连通；在饱和水管道的出口段管道内安放有饱和水管道阀、疏水器和液体质量流量表，并且疏水器和液体质量流量表分别安放在饱和水管道阀的两侧。干饱和蒸汽 管道固定在蒸发器顶部的连接孔上，并且该连接处的干饱和蒸汽管道上安装有干饱和蒸 汽管道阀；干饱和蒸汽管道内安放有蒸汽质量流量表。排污管道焊接在蒸发器底部的连 接孔上，并在排污管道上安装有排污管道阀。所述的集水管为喇叭状的变径管，其入口管径与出口管径的比例为2 1;集水 管入口处与蒸发器导通、且焊接在蒸发器的中部区域壁面上，集水管的出口与饱和水管 道连通。所述的液面稳定器的板面上均勻分布有通透孔。蒸汽管喷头一端有管封头；蒸 汽管喷头一端的管壁圆周上均勻分布流体通透孔；蒸汽管喷头位于液面稳定器之下，敞 口一端与湿蒸汽管道焊接连通。蒸发器外圆周表面敷设有玻璃棉保温材料。所述的饱和水管道包括入口段管道和出口段管道，入口段管道与集水管的出口 焊接，并向蒸发器底部倾斜，出口段管道为水平状态。本发明利用蒸发原理，通过在蒸发器内设置有集水器、液面稳定器、蒸汽管喷 头，并与饱和水管道和其上的疏水器联合作用，当湿蒸汽以稳定的质量流量和干度经湿 蒸汽管道进入蒸发器时，蒸发器便使湿蒸汽在其内蒸发分离，并将所分离出的干饱和蒸 汽和饱和水以稳定的质量流量分别导出，使蒸发器在工作过程中保持其内的液体质量恒 定。由蒸汽质量流量表所测的流量G1、液体质量流量表所测的流量G2，得到流经湿蒸 汽管道的湿蒸汽，其蒸汽干度为G1/(G1+G2)。本发明能够直接得出湿蒸汽的干度，具有测量准确、计量精度高、可靠性好且 测量结果的稳定性高的特点。
图1是蒸发分相式蒸汽干度测量仪的结构示意图，图中1.湿蒸汽管道2.湿蒸汽管道阀 3.干饱和蒸汽管道4.蒸汽质量流量表5.干饱和蒸汽管道阀6.蒸发器 7.集水管 8.饱和水管道9.疏水器 10.饱和水管道阀 11.液体质量流量表12.液面稳定器13.排污管道阀 14.排污管道15.蒸汽管喷头
具体实施方式
实施例一本实施例是一种用于测量湿蒸汽干度的蒸发分相式蒸汽干度测量仪。本实施例包括湿蒸汽管道1、湿蒸汽管道阀2、干饱和蒸汽管道3、蒸汽质量流 量表4、干饱和蒸汽管道阀5、蒸发器6、集水管7、饱和水管道8、疏水器9、饱和水管 道阀10、液体质量流量表11、液面稳定器12、排污管道阀13、排污管道14和蒸汽管喷 头15。蒸发器6为用不锈钢板制成的圆筒状容器，其顶部和底部的盖板均为外凸的弧 面盖板，在蒸发器6的外圆周表面敷设有玻璃棉保温材料；蒸发器6的横截面内径为 150mm，高为300mm，用壁厚5mm的不锈钢板材制造，而且外壁面上敷设有30mm厚的 玻璃棉保温材料。在蒸发器6的中部两侧、顶部和底部分别有湿蒸汽管道1、干饱和蒸汽管道3、集水管7和排污管道14的连接孔。液面稳定器12位于蒸发器6内，并且湿蒸汽 管道1与蒸发器6的连接孔位于液面稳定器12下方，集水管7与蒸发器6的连接孔位于 液面稳定器12上方。湿蒸汽管道1、干饱和蒸汽管道3、饱和水管道8和排污管道14均为不锈钢管， 其管径均为20mm。湿蒸汽管道1焊接在蒸发器6中部一侧，一端与位于蒸发器6内的 蒸汽管喷头15连接，另一端外接待测干度的主蒸汽管道的分流管道；在湿蒸汽管道1上 有湿蒸汽管道阀2。饱和水管道8位于蒸发器6中部另一侧，通过集水管7与蒸发器6的 罐体连通；饱和水管道8包括入口段管道和出口段管道，入口段管道与集水管7的出口焊 接，并向蒸发器6底部倾斜，出口段管道为水平状态；在饱和水管道8的出口段管道内安 放有饱和水管道阀10、疏水器9和液体质量流量表11，并且疏水器9和液体质量流量表 11分别安放在饱和水管道阀10的两侧。干饱和蒸汽管道3焊接在蒸发器6顶部的连接孔 上，并且该连接处的干饱和蒸汽管道3上安装有干饱和蒸汽管道阀5;干饱和蒸汽管道3 内安放有蒸汽质量流量表4。排污管道14焊接在蒸发器6底部的连接孔上，并在排污管 道14上安装有排污管道阀13。集水管7为喇叭状的变径管，其入口管径与出口管径的比例为2 1，本实施例 中，集水管7的入口管径为40mm，出口管径为20mm;集水管7入口处与蒸发器6导通、 且焊接在蒸发器6的中部区域壁面上，集水管7的出口与饱和水管道8连通。液面稳定器12为直径同蒸发器6内径的不锈钢板薄板，在液面稳定器12的板面 上均勻分布有70个通透孔。液面稳定器12位于蒸发器6内、集水管7管口之下；液面 稳定器12的周边与蒸发器6的内壁焊接。蒸汽管喷头15为一端有管封头的不锈钢管。蒸汽管喷头15 —端的管壁圆周上 均勻分布50个流体流通孔。蒸汽管喷头15位于液面稳定器12之下，敞口一端与湿蒸汽 管道1焊接连通。本实施例利用蒸发原理，通过蒸发器内设置有集水器、液面稳定器、蒸汽管喷 头，并与饱和水管道和其上的疏水器联合作用，使蒸发器在工作过程中保持其内的液体 质量恒定。由蒸汽质量流量表4所测的流量G1、液体质量流量表11所测的流量G2，则 流经湿蒸汽管道1的湿蒸汽，其蒸汽干度为Gl/(Gl+62)。实施例二本实施例是一种用于测量湿蒸汽干度的蒸发分相式蒸汽干度测量仪。本实施例包括湿蒸汽管道1、湿蒸汽管道阀2、干饱和蒸汽管道3、蒸汽质量流 量表4、干饱和蒸汽管道阀5、蒸发器6、集水管7、饱和水管道8、疏水器9、饱和水管 道阀10、液体质量流量表11、液面稳定器12、排污管道阀13、排污管道14和蒸汽管喷 头15。蒸发器6为用不锈钢板制成的圆筒状容器，其顶部和底部的盖板均为外凸的 弧面盖板，在蒸发器6的外圆周表面敷设有岩棉保温材料；蒸发器6的横截面内径为 120mm，高为250mm，用壁厚4mm的不锈钢板材制造，而且外壁面上敷设有25mm厚的 玻璃棉保温材料。在蒸发器6的中部两侧、顶部和底部分别有湿蒸汽管道1、干饱和蒸汽 管道3、集水管7和排污管道14的连接孔。液面稳定器12位于蒸发器6内，并且湿蒸汽 管道1与蒸发器6的连接孔位于液面稳定器12下方，集水管7与蒸发器6的连接孔位于液面稳定器12上方。湿蒸汽管道1、干饱和蒸汽管道3、饱和水管道8和排污管道14均为不锈钢管， 其管径均为15mm。湿蒸汽管道1焊接在蒸发器6中部一侧，一端与位于蒸发器6内的 蒸汽管喷头15连接，另一端外接待测干度的主蒸汽管道的分流管道；在湿蒸汽管道1上 有湿蒸汽管道阀2。饱和水管道8位于蒸发器6中部另一侧，通过集水管7与蒸发器6的 罐体连通；饱和水管道8包括入口段管道和出口段管道，入口段管道与集水管7的出口焊 接，并向蒸发器6底部倾斜，出口段管道为水平状态；在饱和水管道8的出口段管道内安 放有饱和水管道阀10、疏水器9和液体质量流量表11，并且疏水器9和液体质量流量表 11分别安放在饱和水管道阀10的两侧。干饱和蒸汽管道3焊接在蒸发器6顶部的连接孔 上，并且该连接处的干饱和蒸汽管道3上安装有干饱和蒸汽管道阀5;干饱和蒸汽管道3 内安放有蒸汽质量流量表4。排污管道14焊接在蒸发器6底部的连接孔上，并在排污管 道14上安装有排污管道阀13。集水管7为喇叭状的变径管，其入口管径与出口管径的比例为2 1，本实施例 中，集水管7的入口管径为32mm，出口管径为16mm;集水管7入口处与蒸发器6导通、 且焊接在蒸发器6的中部区域壁面上，集水管7的出口与饱和水管道8连通。液面稳定器12为直径同蒸发器6内径的不锈钢板薄板，在液面稳定器12的板面 上均勻分布有60个通透孔。液面稳定器12位于蒸发器6内、集水管7管口之下；液面 稳定器12的周边与蒸发器6的内壁焊接。蒸汽管喷头15为一端有管封头的不锈钢管。蒸汽管喷头15 —端的管壁圆周上 均勻分布40个流体流通孔。蒸汽管喷头15位于液面稳定器12之下，敞口一端与湿蒸汽 管道1焊接连通。本实施例利用蒸发原理，通过蒸发器内设置有集水器、液面稳定器、蒸汽管喷 头，并与饱和水管道和其上的疏水器联合作用，使蒸发器在工作过程中保持其内的液体 质量恒定。由蒸汽质量流量表4所测的流量G1、液体质量流量表11所测的流量G2，则 流经湿蒸汽管道1的湿蒸汽，其蒸汽干度为G1/(G1+G2)。
权利要求1.一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的蒸发分相式蒸汽干度测量仪包括湿蒸 汽管道(1)、湿蒸汽管道阀(2)、干饱和蒸汽管道(3)、蒸汽质量流量表(4)、干饱和蒸 汽管道阀(5)、蒸发器(6)、集水管(7)、饱和水管道(8)、疏水器(9)、饱和水管道阀 (10)、液体质量流量表(11)、液面稳定器(12)、排污管道阀(13)、排污管道(14)和蒸汽 管喷头(15)；其中，a.在蒸发器(6)中部、顶部和底部均有湿蒸汽管道(1)、干饱和蒸汽管道(3)、集水 管(7)和排污管道(14)的连接孔；液面稳定器(12)位于蒸发器(6)内，并且位于湿蒸汽 管道(1)与蒸发器(6)的连接孔上方；集水管(7)与蒸发器(6)的连接孔位于液面稳定器 (12)上方；b.湿蒸汽管道(1)固定在蒸发器(6)中部一侧，一端与位于蒸发器(6)内的蒸汽管喷 头(15)连接；在湿蒸汽管道(1)上有湿蒸汽管道阀(2)；饱和水管道(8)位于蒸发器(6) 中部另一侧，通过集水管(7)与蒸发器(6)的罐体连通；在饱和水管道(8)的出口段管道 内安放有饱和水管道阀(10)、疏水器(9)和液体质量流量表(11)，并且疏水器(9)和液 体质量流量表(11)分别安放在饱和水管道阀(10)的两侧；干饱和蒸汽管道(3)固定在蒸 发器(6)顶部的连接孔上，并且该连接处的干饱和蒸汽管道(3)上安装有干饱和蒸汽管道 阀(5)；干饱和蒸汽管道(3)内安放有蒸汽质量流量表(4)；排污管道(14)焊接在蒸发器 (6)底部的连接孔上，并在排污管道(14)上安装有排污管道阀(13)。
2.如权利要求1所述一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的集水管(7)为喇叭 状的变径管，其入口管径与出口管径的比例为2 1 ；集水管(7)入 口处与蒸发器(6)导 通，集水管(7)的出口与饱和水管道(8)连通。
3.如权利要求1所述一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的液面稳定器(12)的 板面上均勻分布有通透孔。
4.如权利要求1所述一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的蒸汽管喷头(15)— 端有管封头；蒸汽管喷头(15) —端的管壁圆周上均勻分布流体通透孔；蒸汽管喷头(15) 位于液面稳定器(12)之下，敞口一端与湿蒸汽管道(1)焊接连通。
5.如权利要求1所述一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的蒸发器(6)外圆周表 面敷设有玻璃棉保温材料。
6.如权利要求1所述一种蒸汽干度测量仪，其特征在于，所述的饱和水管道(8)包括 入口段管道和出口段管道，入口段管道与集水管(7)的出口焊接，并向蒸发器(6)底部倾 斜，出口段管道为水平状态。
专利摘要一种蒸汽干度测量仪，在蒸发器中部、顶部和底部均有湿蒸汽管道、干饱和蒸汽管道、集水管和排污管道的连接孔；液面稳定器位于蒸发器内。湿蒸汽管道的一端与位于蒸发器内的蒸汽管喷头连接。饱和水管道通过集水管与蒸发器的罐体连通；在饱和水管道的出口段管道内安放有饱和水管道阀、疏水器和液体质量流量表。干饱和蒸汽管道固定在蒸发器顶部的连接孔上；干饱和蒸汽管道内安放有蒸汽质量流量表。排污管道焊接在蒸发器底部的连接孔上。本实用新型能够直接得出湿蒸汽的干度，具有测量准确、计量精度高、可靠性好且测量结果的稳定性高的特点。
文档编号G01N25/60GK201795999SQ20102017885
公开日2011年4月13日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者刘晓锋, 李世武 申请人:西北工业大学