CS252296B1

CS252296B1 - Free surface aspiratory psychrometer

Info

Publication number: CS252296B1
Application number: CS857497A
Authority: CS
Inventors: Petr Bezucha
Original assignee: Petr Bezucha
Priority date: 1985-10-21
Filing date: 1985-10-21
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CS749785A1

Abstract

Účelem řešení je zlepšit tepelné poměry v ps^chrometru. Tohoto cíle se dosáhne tím, ze válcová stěna nádržky je svisle prodloužena pod dno nádržky do válcového stonku. Uvnitř stonku je centrální vložka vymezující prostor pro přívod napájecí kapalíny. Vnější povrch válcového stonku js příčně rýhován. Na vnitřní stěně válcového stonku v horní části je vytvořeno 1 až 10 závitů. Plášt přístroje sestává ze dvou válcových stěn pro protiproudý odvod paroplynné směsi.The purpose of the solution is to improve the thermal conditions in the ps^chromet. This goal is achieved by the cylindrical wall of the tank being vertically extended below the bottom of the tank into a cylindrical stem. Inside the stem is a central insert defining the space for the supply of the feed liquid. The outer surface of the cylindrical stem is transversely grooved. On the inner wall of the cylindrical stem in the upper part, 1 to 10 threads are formed. The casing of the device consists of two cylindrical walls for countercurrent discharge of the vapor-gas mixture.

Description

Vynález se týká aspiračního psychrometru s volnou hladinou, který slouží k stanovení obsahu páry v paroplynné směsi na principu měření teploty náběhového proudu směsi (teplota suchého teploměru) a teploty nádržky s kondenzovanou parní složkou (teplota vlhkého teploměru), jejíž hladina je vystavena působení proudu směsi.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a free-level aspiration psychrometer for determining the steam content of a steam-gas mixture by measuring the flow temperature of a mixture (dry thermometer temperature) and the temperature of a condensed steam component (wet thermometer temperature). .

Aspirační psychrometry s volnou hladinou se používají na roadíl od psychrometrů s porézním povrchem vlhkého teploměru dosud především k měření při vyšších teplotách, kdy je rychlost odpařování z povrchu vysoká a k měření ve znečištěných paroplynných směsích, kdy se hladina čisté kapaliny obnovuje přebytečným tokem, který přepadává přes okraj nádržky a odnáší sebou i nerozpustné nečistoty.Free-level aspiration psychrometers are used for roadiles from the porous-surface hygrometer surface of the hygrometer, mainly for measurements at higher temperatures where the evaporation rate from the surface is high and in contaminated steam-gas mixtures where the level of pure liquid is restored by excess flow edge of the reservoir and carries away insoluble impurities.

Úspěšné řešení psychrometru s volnou hladinou předpokládá, že údaje teplot suchého a vlhkého teploměru jsou svázány s vlhkostí vstupující paroplynné směsi jednoznačným vztahem, ve kterém nevystupují průtok paroplynné směsi a průtok kapaliny napájející nádržku. To vyžaduje, aby proces byl výhradně řízen vzájemně svázaným konvektivním přenosem tepla a vlhkosti u hladiny nádržky a ostatní rušivé entalpické toky, kromě sdí252 296 lení tepla u hladiny, byly potlačeny. Jde zejména o ohřev nebo ochlazeni napájecí kapaliny, přenos tepla přes stěnu ' nádržky a radiaci k hladině.A successful solution of a free-level psychrometer assumes that the dry and wet thermometer temperature data are tied to the humidity of the incoming steam-gas mixture in a unambiguous relationship in which the steam-gas mixture flow and the liquid flow supplying the reservoir do not occur. This requires that the process be solely controlled by the interconnected convective heat and moisture transfer at the reservoir level, and other disturbing enthalpy flows, in addition to sharing heat transfer at the level, are suppressed. These include heating or cooling the feed liquid, transferring heat through the wall of the reservoir, and radiation to the surface.

U známého zařízení se entalpický tok přes stěnu nádržky potlačuje tím, že stěna nádržky je porézní a její vnější povrch je zvlhčován difúzí kapaliny zevnitř nebo přetokem přes horní okraj nádržky. Adiabatickou výměnou je pak vlhký vnější povrch stěny nádržky udržován na teplotě blížící se teplotě v nádržce. Nevýhodou porézní stěny nádržky je, že v případě volby malých pórů vnější povrch snadno místně vysychá, rychlost odpařování na tomto místě klesá a teplota stoupá. V případě volby velkých pórů jimi kapalina protéká, což vede ke zvýšení spotřeby napájecí kapaliny a vrůstu ztrá tového toku entalpie. Póry se také snadno ucpávají znečištěnou měřenou paroplynnou směsí.In the known device, enthalpy flow through the container wall is suppressed by the container wall being porous and its outer surface moistened by liquid diffusion from within or by overflow over the upper edge of the container. By adiabatic exchange, the wet outer surface of the reservoir wall is maintained at a temperature approaching that of the reservoir. A disadvantage of the porous wall of the reservoir is that in the case of the selection of small pores the outer surface easily dries locally, the evaporation rate at this point decreases and the temperature rises. If large pores are selected, the liquid flows through them, leading to increased consumption of feed liquid and an increase in enthalpy loss flow. The pores are also easily clogged with the contaminated measured steam-gas mixture.

Entalpický tok potřebný k předehřátí přitékající kapali ny na teplotu adiabatického nasycení se snižuje vedením napájecí kapaliny několika závity kapiláry, které obtáčejí porézní nádržku u dna psychrometru a jsou na tomto místě sméče ny přeteklou kapalinou. Nevýhodou je, že u dna přístroje je kapalina již ochlazena, resp. ohřátá tepelným tokem z okolí.The enthalpy flow required to preheat the inflowing liquid to the adiabatic saturation temperature is reduced by passing the feed liquid through a plurality of capillary threads which bypass the porous reservoir at the bottom of the psychrometer and are swept by the overflowing liquid at this point. The disadvantage is that at the bottom of the device the liquid is already cooled, resp. heated by heat flow from the surroundings.

Tepelný tok vedením stěnou nádržky do okolí se snižuje tak, že pod dnem nádržky je instalován elektrický ohřívač, řízený k vyrovnání rozdílu teploty dna s teplotou uvnitř nádržky. Nevýhodou je zde potřeba nezávislého regulátoru a ome zení na případ, kdy teplota vlhkého teploměru je vyšší než teplota okolí.The heat flow through the wall of the reservoir to the surrounding area is reduced so that an electric heater is installed below the bottom of the reservoir to control the difference between the bottom temperature and the temperature inside the reservoir. The disadvantage here is the need for an independent regulator and a limitation to the case when the temperature of the wet thermometer is higher than the ambient temperature.

252 296252 296

Výhodnějším se jeví aspirační psychrometr s volnou hladinou, kde teplota vlhkého teploměru se měří ve válcové nádržce s kondenzovanou parní složkou a kruhovou hladinou a teplota suchého teploměru se měří v komůrce trysky s přívodem paroplynné směsi, umístěné souose nad kruhovou hladinou nádržky podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že válcová stěna nádržky je svisle prodloužena pod dno nádržky vytvářejíc válcový stonek v délce nejméně čtyřnásobku průměru, přičemž uvnitř válcového stonku je umístěna centrální vložka vymezující mezeru pro průchod napájecí kapaliny, vnější povrch válcového stonku je příčně rýhován a válcový stonek je obklopen pláštěm. Centrální vložka může mít válcový tvar a proti její horní části je na vnitřní stěně válcového stonku vytvořeno 1 až 10 závitů. Plášt aspiračního psychrometru s volnou hladinou se může sestávat ze dvou souosých válcových stěn pro protiproudy odvod paroplynné směsi nejméně dvěma otvory, umístěnými symetricky v horním čele přístroje mezi vnitřní a vně|§í válcovou stěnou pláště.More preferred is a free-level aspiration psychrometer wherein the wet bulb temperature is measured in a cylindrical reservoir with condensed steam component and a circular level and the dry bulb temperature is measured in a steam-gas mixture nozzle chamber coaxial above the tank's circular level. the cylindrical wall of the reservoir extending vertically below the bottom of the reservoir forming a cylindrical stem of at least four times the diameter, with a central insert defining a gap for the passage of the feed liquid inside the cylindrical stem, the outer surface of the cylindrical stem being grooved laterally surrounded by a mantle. The central insert may have a cylindrical shape and 1 to 10 turns are formed on the inner wall of the cylindrical stem against its upper part. The free surface aspiration psychrometer housing may consist of two coaxial cylindrical walls for countercurrent discharge of the steam-gas mixture through at least two openings located symmetrically in the upper face of the apparatus between the inner and outer cylindrical walls of the housing.

Výhodou aspiračního psychrometru podle vynálezu je potla čení chyby měřené teploty vlhkého teploměru na úroveň obvyklé přeánosti měření teploty, kupř. pomocí termočlánku, dále nezávislost teploty vlhkého teploměru na průtoku měřené paroplynné směsi a průtoku napájecí kapaliny v širokých mezích a jednoduchost provedení, které zůstává na úrovni dosavadních klasických psychrometrů s porézním povrchem..An advantage of the aspiration psychrometer of the invention is to suppress the error of the measured temperature of the wet thermometer to the level of the usual temperature measurement prevalence, e.g. by thermocouple, the thermometer's independence on the flow rate of the measured steam-gas mixture and the flow of the supply liquid within wide limits, and the simplicity of the design, which remains at the level of conventional psychrometers with a porous surface.

Zařízení podle vynálezu využívá důsledně schématu řazení Výměníků tepla s rovnoběžným tokem fází. Hloubka vlastní nádržky je omezena na minimum, dané spolehlivým ponořením teplotně citlivého elementu. Její stěna je však prodlouiena podThe device according to the invention consistently utilizes a shifting scheme of parallel-phase heat exchangers. The depth of the reservoir itself is limited to a minimum due to the reliable immersion of the temperature-sensitive element. However, its wall is extended below

252 296 dno a tvoří základ teplosměnného systému. Vnitřkem vytvořeného válcového stonku proudí vzhůru napájecí kapalina a zúženým průtočným profilem, zařazeným pro omezení zpětného míchání, přitéká do nádržky. Neodpařený podíl napájecí kapaliny přetéká z nádržky zahřátý na teplotu vlhkého teploměru a při stékaní přes rýhovaný vnější povrch stěny stonku vyměňuje teplo s přitékající napájecí kapalinou. Paralelně probíhá souproudá výměna tepla mezi stékající kapalinou a shora proudící paroplynnou směsí, již se vnější stěna nádržky udržuje přibliž ně na teplotě vlhkého teploměru. Tepelné ztráty do okolí pláštěm přístroje jsou při zachování možnosti vizuální kontroly potlačeny použitím třetího stupně výměny tepla a to obrácením toku odtahované paroplynné směsi vzhůru do dvojitého pláště zařízení. Toto uspořádání zajišťuje rovněž výhodně odloučení jednotlivých kapek u dna zařízení. Poněvadž nerovnoměrnost obvodového rozdělení rychlostí paroplynné směsi, proudící popsaným výměníkovým systémem, by ovlivnila údaj teploty vlhkého teploměru, je paroplynné směs odtahována ze zařízení nejméně dvěma otvory zúženého profilu, rozmístěnými symetricky v horní části psychrometru mezi oběma stěnami pláště.252 296 and forms the basis of the heat exchange system. A feed liquid flows upwardly through the interior of the cylindrical stem and flows into the reservoir through a tapered flow profile in order to limit back-mixing. The vaporized portion of the feed liquid overflows from the reservoir heated to the humid thermometer temperature and, when running down the grooved outer surface of the stem wall, exchanges heat with the feed liquid feed. In parallel, there is a co-current heat exchange between the flowing liquid and the upstream steam-gas mixture, which keeps the outer wall of the tank approximately at the temperature of the wet thermometer. Heat losses to the surroundings by the instrument housing are suppressed by the use of the third stage of heat exchange, while reversing the flow of the withdrawn steam-gas mixture upwards into the double housing of the device, while maintaining the possibility of visual inspection. This arrangement also advantageously ensures the separation of the individual drops at the bottom of the device. Since the non-uniformity of the circumferential velocity distribution of the steam-gas mixture flowing through the exchanger system described would affect the hygrometer temperature reading, the steam-gas mixture is withdrawn from the apparatus by at least two tapered profile openings distributed symmetrically at the top of the psychrometer between the two walls of the housing.

Na výkresu. 3^θ schematicky znázorněn aspirační psy cnrometr s volnou hladinou a výměníkem podle vynálezu, který je v dalším popsán. V horním čele X zařízení je umístěna trubka £ pro přívod měřené paroplynné směsi, která tangenciálně ústí do trysky £. Teplota paroplynné směsi v trysce £ se měří teplosměnným elementem zavedeným nosnou trubkou Proud paroplynné směsi z trysky £ je směrován proti kruhové hladině kapaliny v nádržce £, která má spplečnou, na vnější straně rýhovanou stěnu s válcovým stonkem 6. Uvnitř válcového stoku 6 je souose umístěna centrální vložka £, kterou je současně fixován teplosměnný element pro měření teploty vody v nádržce £. PřesIn the drawing. 3 schematically shows the aspiration ^θ dogs cnrometr free surface and the heat exchanger according to the invention which is described hereinbelow. In the upper face X of the apparatus there is a pipe 6 for supplying the measured steam-gas mixture, which tangentially opens into the nozzle 6. The temperature of the steam-gas mixture in the nozzle 6 is measured by the heat exchange element introduced by the support tube. a central insert 5, which is also used to fix the heat exchange element for measuring the temperature of the water in the reservoir. Over

252 296 spodní čelo 8 je do mezery mezi centrální vložku 2 a stěnu válcového stonku 6 přiváděna napájecí kapalina přívodní trubkou 2« V horní části válcového stonku 6 přechází prstencová mezera do několika kapilárních závitů, vytvořených na vnitřní straně stěny válcového stonku 6. Válcový stonek 6, je obklopen pláštěm, sestávajícím z vnitřní válcové stěny 10 a vnější válcové stěny 11. přičemž mezi spodním čelem 8 a vnitřní válcovou stěnou 12 je mezera, takže paroplynné směs odtahované z prostoru nad hladinou v nádržce 2 proudí nejprve dolů, kde se odlučuje kapalina a odtéká drenážní trubkou 12. Paroplynná směs se pak z psychrometru odtahuje otvory 13 v horním čele i, symetricky rozmístěnými mezi vnitřní válcovou stěnou 10 a vnější válcovou stěnou 11 pláště a odtahovou trubkou 14.252 296 the lower face 8 is fed into the gap between the central insert 2 and the wall of the cylindrical stem 6 with feeding liquid through the inlet pipe 2. At the top of the cylindrical stem 6 the annular gap passes into several capillary threads formed on the inner side of the wall of the cylindrical stem 6. is surrounded by a jacket consisting of an inner cylindrical wall 10 and an outer cylindrical wall 11, wherein there is a gap between the lower face 8 and the inner cylindrical wall 12 so that the steam-gas mixture withdrawn from above the surface in the reservoir 2 flows first downwards where liquid is separated and The steam gas mixture is then withdrawn from the psychrometer by openings 13 in the upper face 1, symmetrically distributed between the inner cylindrical wall 10 and the outer cylindrical wall 11 of the housing and the exhaust pipe 14.

Claims

A free-level aspiration psychrometer, wherein the wet bulb temperature is measured in a cylindrical reservoir with a condensed steam component and a circular level and the dry bulb temperature is measured in a steam-gas coolant nozzle chamber coaxial above the tank's circular surface, the wall of the reservoir (5) extends vertically below the bottom of the reservoir (5) forming a cylindrical stem (6) of at least four times the diameter, wherein a central insert (7) is located within the cylindrical stem (6) the cylindrical stem (6) is transverse grooved and the cylindrical stem (6) is surrounded by a sheath.

2. Free-level aspiration psychrometer according to claim 1, characterized in that the central insert (7) has a cylindrical shape and 1 to 10 turns are formed on the inner wall of the cylindrical stem (6) against its upper part.

3. Free-level aspiration psychrometer according to claim 1, characterized in that its casing consists of two concentric cylindrical walls for countercurrent discharge of the steam-gas mixture by at least two openings (13) located symmetrically in the upper face (1) of the device between the inner and outer cylindrical walls. (10j 11) sheaths.