冷凝式蒸汽干度仪的模拟与研制

　　1 引言

　　蒸汽具有容易产生、输送、控制、热容量高以及无毒、无味等特点，在取暖、制冷、生产工艺用热中被广泛地应用为载热工质。含有气相水蒸汽和液相水的混合物流体称为饱和蒸汽，也叫做湿蒸汽，一定质量湿蒸汽中所含干饱和蒸汽质量与总质量之比，称为湿蒸汽的干度，一般用x 表示，

　　式中：mv—干饱和蒸汽质量;mw—饱和水质量0≤x≤1，。

　　在稠油开采中，一般采用注汽热采的方式。注汽锅炉通常采用结构比较紧凑的直流锅炉，为防止锅炉管内结水垢，锅炉生产的湿蒸汽干度常为(0.6~0.8)。干度的大小不仅影响锅炉的安全可靠运行，而且直接关系到稠油开采效果，因此在整个注汽过程都必须对蒸汽干度进行测量和控制。

　　蒸汽干度的测量对汽轮机安全经济运行有重要意义。湿蒸汽两相流给蒸汽透平主要带来两方面的问题：一是湿蒸汽使透平级效率大大降低;二是湿蒸汽中夹带的水滴会对蒸汽轮机动叶产生严重的水蚀危害，威胁汽轮机的安全运行。另外在一些特殊行业，例如织布、染印、化工、食品加工、制药等，也需要对蒸汽干度进行监测控制。

　　通常把双相流的测量分为单参数和双参数测量，单参数测量是指待测的两个双相参数中的一个为己知，或可以用常规方法获得，另外一个则需用双相测量方法测得;双参数测量是指两个双相参数都不能用常规方法获得，必须都用双相方法测得。现有的汽液两相流干度测量方法分类情况，如图1 所示。传统的分离法应用设备将汽液混合物分离成单相汽体和液体分别计量，相当于把两相流测量转化成单相流测量，因而具有工作可靠、测量精度高、测量范围宽且不受流型变化影响等优点，所以采用分离法所测得的干度作为实验中的标准干度。

　　湿蒸汽干度的测量存在很多的困难，因为湿蒸汽两相流的流动型式十分复杂，例如：气液两相流在水平管中的流型就有细胞状流型、气塞状流型、分层流型、波状分层流型、气弹状流型及环状流型六种。影响流型的因素也很多，两相流动性质不仅与压力、流速和密度有关，而且与截面含气率、滑动比有关，在流动时气相和液相的流速是不同的，其流动结构是多种多样的，而且带有随机性，要准确描述两相流的流动状况是相当困难的，这对干度的准确测量带来很大困难。目前还没有一种公认的较理想的蒸汽干度测量仪器：准确测量、测量结果不受流型影响、可靠的工程测量仪器，所以对水蒸汽干度测量装置的研究开发有着重大的现实意义。