DE19806476C1 - Verfahren und Meßvorrichtung zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts - Google Patents

Verfahren und Meßvorrichtung zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts

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Abstract

Um ein Verfahren zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts einer eine Flüssigphase und eine Dampfphase umfassenden Zweiphasenströmung in einem die Zweiphasenströmung führenden Rohr zu schaffen, bei welchem der volumetrische Dampfgehalt mit möglichst einfachen Miteln und mit möglichst hoher Zuverlässigkeit bestimmbar ist, wird vorgeschlagen, daß in dem Rohr an mindestens zwei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen eine lokale Messung einer Schichtdicke der Flüssigphase über eine Leitfähigkeitsmessung durchgeführt wird und daß aus den lokalen Messungen der Schichtdicke der Flüssigphase der volumetrische Dampfgehalt der Zweiphasenströmung bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Meßvorrichtung zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts einer eine Flüssigphase und eine Dampfphase umfassenden Zweiphasen­ strömung in einem die Zweiphasenströmung führenden Rohr.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Verfahren zur Bestimmung des volumetrischen Dampfgehalts einer derartigen Zweiphasenströmung bekannt, wobei diese Verfahren, insoweit als sie die Streuung oder Absorption radioaktiver Strahlung betreffen sehr aufwendig sind.
Es ist ferner auch noch die kapazitive Messung des volume­ trischen Dampfgehalts bekannt.
Außerdem offenbart die DE 40 23 796 C1 ein Verfahren zur Bestimmung des Dampfanteils in Gasströmen, bei welchem eine Bestimmung des Taupunkts des Gasgemisches mit einem Feuchtsensor, einem Kondensatsammler, einer mit dem Kondensatsammler thermisch gekoppelten Einrichtung zur Regelung der Temperatur des Kondensatsammlers und einem in thermischem Kontakt mit dem Kondensatsammler stehendem Temperatursensor erfolgt.
Allen Verfahren liegt jedoch der Nachteil zugrunde, daß diese mit großer Unsicherheit behaftet sind, da die Verteilung der Flüssigphase in dem die Zweiphasenströmung führenden Rohr nicht erfaßt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Meßvorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, bei welchem der volumetrische Dampfgehalt mit möglichst ein­ fachen Mitteln und mit möglichst hoher Zuverlässigkeit be­ stimmbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschrie­ benen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Rohr an mindestens zwei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen eine lokale Messung einer Schichtdicke der Flüssigphase über eine Leitfähigkeitsmessung durchgeführt wird und daß aus den lokalen Messungen der Schichtdicke der Flüssigphase der volumetrische Dampfgehalt der Zweiphasen­ strömung bestimmt wird.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist einerseits darin zu sehen, daß über die Messung der Schichtdicke der Flüssig­ phase an mehreren Stellen die Verteilung der Flüssigphase in dem Rohr in Umfangsrichtung bestimmbar ist und daß anderer­ seits mit der Leitfähigkeitsmessung eine bislang im Zusammen­ hang der Bestimmung von Zweiphasenströmungen nicht bekannte sehr einfache Meßmethode herangezogen wird, die es aufgrund ihrer Einfachheit ermöglicht, die Schichtdicke der Flüssig­ phase an mehreren, in Umfangsrichtung voneinander beab­ standeten Stellen zu ermitteln.
Noch bessere Aussagen über die Verteilung der Flüssigphase und insbesondere die Veränderung der Schichtdicke lassen sich dann machen, wenn an mindestens drei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigphase durchgeführt wird.
Besonders günstig sind die Messungen zur Bestimmung der Ver­ teilung der Flüssigphase in der Zweiphasenströmung dann durchführbar, wenn die Flüssigphase im wesentlichen symme­ trisch zu einer in Schwerkraftrichtung verlaufenden und eine Mittelachse des Rohrs schneidenden Vertikalen verläuft und die lokalen Messungen der Schichtdicke jeweils noch auf einer Seite der Vertikalen durchgeführt werden, da die zur jeweils lokalen Messung symmetrische Schichtdicke als im wesentlichen gleich groß angesetzt werden kann.
Damit läßt sich die Zahl der für eine möglichst genaue Messung des Verlaufs der Schichtdicke notwendigen lokalen Messungen reduzieren.
So wäre es beispielsweise im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung denkbar, jeweils auf alternierenden Seiten der Verti­ kalen an den einzelnen Stellen in Umfangsrichtung des Rohrs die lokalen Messungen durchzuführen und die gemessene Schichtdicke jeweils für die zur lokalen Messung symmetrische Position heranzuziehen. Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, daß das Rohr durch die Vertikale in zwei Hälften unterteilt wird und daß die Schichtdicke der Flüssigphase lediglich in einer Hälfte durch die lokalen Messungen bestimmt wird. Dieses Verfahren ist noch einfacher durchzu­ führen als das vorgenannte.
Hinsichtlich der Anordnung der lokalen Messungen für die Schichtdicke der Flüssigphase sind die unterschiedlichsten Möglichkeiten denkbar. Beispielsweise wäre es denkbar, ent­ sprechend einem möglichen angenommenen Verlauf der Änderung der Schichtdicke die lokalen Messungen in unterschiedlichen Abständen voneinander in Umfangsrichtung vorzunehmen. Eine besonders einfache Lösung sieht jedoch vor, daß die Stellen für die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigphase in Umfangsrichtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
Hinsichtlich der Auswertung der lokalen Messungen der Schichtdicke der Flüssigphase wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So wäre es beispielsweise denkbar, eine mathematische Hüll­ kurve für den Verlauf der Schichtdicke der Flüssigphase anzu­ nehmen und die lokalen Messungen der Schichtdicke der Flüssigphase als Stützstellen dieser Hüllkurve heranzuziehen und mit diesen Stützstellen den Verlauf der Hüllkurve im einzelnen zu bestimmen, wobei vorzugsweise die Zahl der Stützstellen mindestens der Zahl der freien Parameter der Hüllkurve entspricht.
Eine hinsichtlich ihrer Einfachheit besonders bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht jedoch vor, daß der Querschnitt des Rohrs in Sektoren unterteilt wird und insbesondere mittig eines jeden Sektors die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigphase durchgeführt wird und innerhalb des jeweiligen Sektors eine konstanten Schichtdicke der Flüssigphase angenommen wird, die aus der lokalen Messung der Schichtdicke in dem jeweiligen Sektor abgeleitet wird, wobei noch die Möglichkeit besteht, in unterschiedlichen Sek­ toren unterschiedliche Korrekturfaktoren bei der Ermittlung der konstanten angenommenen Schichtdicke zu berücksichtigen.
Eine besonders einfache Vorgehensweise sieht vor, daß der Querschnitt des Rohrs in mindestens vier Sektoren unterteilt wird.
Die Durchführung der Leitfähigkeitsmessung zur Bestimmung der Schichtdicke der Flüssigphase wäre beispielsweise als ein­ fache Leitfähigkeitsmessung möglich, wobei allerdings Störungen dadurch eintreten können, daß sich die Leitfähig­ keit der Flüssigphase selbst ändert.
Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß zusätzlich noch eine Referenzmessung der Leitfähigkeit der Flüssigphase durchgeführt wird, so daß stets die Leitfähigkeit der Flüssigphase selbst bekannt ist.
Dies läßt sich beispielsweise dadurch durchführen, daß die Referenzmessung der Leitfähigkeit der Flüssigphase in einer Speisewasserzuführung durchgeführt wird, wobei die Speise­ wasserzuführung dazu dient, zur Erzeugung der Zweiphasen­ strömung Speisewasser bereit zu stellen.
Eine besonders störungsunempfindliche Bestimmung der Schicht­ dicke ist dann möglich, wenn der jeweilige Meßwert für die Leitfähigkeit zur Bestimmung der Schichtdicke der Flüssig­ phase durch den Referenzwert der Leitfähigkeit der Flüssig­ phase dividiert wird. In diesem Fall lassen sich die Störun­ gen durch die Leitfähigkeit im wesentlichen eliminieren.
Mit den vorstehend beschriebenen Vorgehensweisen läßt sich der volumetrische Dampfgehalt der Dampfphase in der die Flüssigphase und Dampfphase umfassenden Zweiphasenströmung bestimmen, wobei der volumetrische Dampfgehalt nicht die eigentliche Meßgröße ist, die beispielsweise für das Betrei­ ben eines Dampferzeugers einzusetzen ist.
So sieht eine besonders vorteilhafte Möglichkeit des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens vor, daß zur Bestimmung des massen­ bezogenen Dampfgehalts aus dem volumetrischen Dampfgehalt noch zusätzlich der Druck der Zweiphasenströmung gemessen wird, aus welchem sich dann der massenbezogene Dampfgehalt errechnen läßt.
Darüber hinaus wird die eingangs genannte Aufgabe bei einer Meßvorrichtung zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts einer eine Flüssigphase und eine Dampfphase umfassenden Zwei­ phasenströmung in einem die Zweiphasenströmung führenden Rohr erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an mindestens zwei in Um­ fangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen des Rohrs eine zwei Elektroden aufweisende Leitfähigkeitssonde zur Bestimmung einer Schichtdicke der Flüssigphase angeordnet ist und daß die Leitfähigkeitssonden mit einer Auswerte­ schaltung verbunden sind, welche ein dem volumetrischen Dampfgehalt entsprechendes Signal erzeugt.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß mit dem Vorsehen von Leitfähigkeitssonden einfach herzu­ stellende und einfach zu betreibende Meßsonden zur Verfügung stehen, mit denen die Möglichkeit besteht, an mehreren in Um­ fangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen die Schichtdicke der Flüssigphase zu bestimmen und somit auch deren Verlauf mit ausreichender Präzision festzuhalten, so daß sich zuverlässige Resultate ergeben.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, daß die Leitfähig­ keitssonden an drei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen angeordnet sind.
Besonders günstig läßt sich die Messung dann durchführen, wenn ein Querschnitt des Rohrs durch eine durch eine Mittel­ achse des Rohrs hindurchverlaufende Vertikale in zwei Hälften unterteilt ist und daß die Leitfähigkeitssonden in dem jewei­ ligen Abstand in Umfangsrichtung lediglich die Schichtdicke der Flüssigphase für eine der Hälften bestimmen.
Eine weitere besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Anordnung der Leitfähigkeitssonden sieht vor, daß ein Querschnitt des Rohrs in vier Sektoren unterteilt ist und daß die Leitfähig­ keitssonden an einer definierten Stelle des jeweiligen Sek­ tors angeordnet sind. Mit dieser Vorgehensweise ergibt sich hinsichtlich der später durchzuführenden Auswertung eine besonders günstige Anordnung der Leitfähigkeitssonden.
Hinsichtlich der Möglichkeiten der Auswertung ist es dabei noch besser, wenn die Leitfähigkeitssonden ungefähr mittig des jeweiligen Sektors angeordnet sind.
Die Leitfähigkeitsmessung zur Bestimmung der Schichtdicke der Flüssigphase setzt eine konstante Leitfähigkeit der Flüssig­ phase voraus. In einer Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Falle von Dampferzeugern, ist die Leitfähigkeit aufgrund der Entsalzung des Wassers gering und es besteht somit das Problem, daß die Leitfähigkeit der Flüssigphase aufgrund einer Änderung der Ionenkonzentration ebenfalls sehr starken Änderungen unterworfen sein kann.
Aus diesem Grund sieht eine besonders günstige Lösung vor, daß eine Referenzleitfähigkeitssonde vorgesehen ist, mit welcher eine Referenzleitfähigkeit für die Flüssigphase bestimmbar ist. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, daß mit einer Referenzleitfähigkeitssonde nun auch die Mög­ lichkeit besteht, bei extrem niedrigen Leitfähigkeiten die Schichtdicken genau bestimmen zu können.
Die Referenzleitfähigkeitssonde kann prinzipiell an jeder Stelle vorgesehen sein, in welcher die Flüssigphase mit Sicherheit frei von einer Dampfphase vorliegt. Beispielsweise wäre dies eine Stelle, in welcher die Flüssigphase zur Erzeu­ gung der Zweiphasenströmung, das heißt also auch zur Erzeu­ gung der Dampfphase, einem Verdampfer zugeführt wird, es wäre sogar noch möglich, die Referenzleitfähigkeitssonde in dem Verdampferrohr vorzusehen und zwar an einer Stelle, an welcher die Referenzleitfähigkeitssonde mit Sicherheit voll­ ständig in die Flüssigphase eingetaucht ist, insbesondere eine Stelle, an welcher noch keine Dampfphase vorliegt.
Eine besonders günstige Lösung sieht jedoch vor, daß in dem Fall, in welchem das Rohr, in welchem die Meßvorrichtung an­ geordnet ist, als Verdampferrohr ausgebildet ist, die Referenzleitfähigkeitssonde in einer Speisewasserzufuhr des Verdampferrohrs angeordnet ist, daß sich in diesem Fall auf­ grund der ständigen Zufuhr von Speisewasser die Möglichkeit ergibt, auch auf die jeweils veränderte Leitfähigkeit des Speisewassers, das heißt in diesem Fall dann der Flüssig­ keitsphase, zu reagieren und diese zu korrigieren.
Besonders vorteilhaft läßt sich bei der Bestimmung der Leit­ fähigkeit der Flüssigphase die Schichtdicke der Flüssigphase dann ermitteln, wenn die Auswerteschaltung einen Meßwert der Leitfähigkeitssonden durch den Meßwert der mittels der Referenzleitfähigkeitssonde bestimmten Leitfähigkeit divi­ diert.
Hinsichtlich der Ausbildung der Leitfähigkeitssonden wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.
So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Leitfähigkeitssonden mit korrosionsresistenten Elek­ troden versehen sind. Derartige Korrosionsresistente Elek­ troden sind beispielsweise vergoldete oder aus Edelstahl her­ gestellte Elektroden.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß die aus isolierendem Material herzustellenden Durchführungen für elektrische Anschlüsse und Elektroden oder Halterungen für Elektroden aus einem korrosionsresistenten Material, vorzugsweise hochreinem Aluminiumoxid hergestellt sind.
All diese korrosionsresistenten Materialien sind deshalb im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung vorteilhaft, da die hohen Temperaturen und der hohe Druck in einem der Dampferzeuger stets korrosiv wirken.
Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Rohrs mit darin angeordneten Leitfähigkeitssonden und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 im Fall eines Verdampferrohrs mit Speisewasserzuführungen.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrich­ tung zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts einer eine Flüssigphase 10 und eine Dampfphase 12 führenden Zweiphasen­ strömung in einem die Zweiphasenströmung führenden Rohr 14 umfaßt beispielsweise drei Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24, die jeweils zwei sich parallel zu einer radialen Richtung 26 zu einer Mittelachse 28 des Rohrs erstreckende Elektroden 30 und 32 aufweisen, die in einem definierten Abstand A von­ einander angeordnet sind und sich ausgehend von einer Innen­ wandfläche 34 des Rohrs 14 in Richtung der Mittelachse 28 erstrecken.
Jede der Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24 mißt durch Messung des von der einen Elektrode 30 zur anderen Elektrode 32 fließenden Stroms eine Schichtdicke D einer über der Innenwandfläche 34 stehenden Schicht 36 der Flüssigphase 10, da die Leitfähigkeit im Bereich dieser Schicht 36 größer ist gegenüber der Leitfähigkeit der über der Schicht 36 stehenden und zwischen den Elektroden 30 und 32 liegenden Dampfphase 12.
Im Fall der vorliegenden Meßvorrichtung ist der Querschnitt des Rohrs 14 in vier Quadranten 40, 42, 44 und 46 aufgeteilt, wobei der erste und in Schwerkraftrichtung unterste Quadrant 40 symmetrisch zu einer durch die Mittelachse 26 hindurch verlaufenden Vertikalen 48 angeordnet ist, in gleicher Weise wie der dritte Quadrant 44.
Dagegen liegen der zweite Quadrant 42 und der vierte Quadrant 46 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Vertikalen 48 und sind spiegelsymmetrisch zu dieser angeordnet.
Vorzugsweise liegt nun die erste Leitfähigkeitssonde 20 in einem mittigen Bereich, vorzugsweise zentriert im ersten Quadrant 40, das heißt die beiden Elektroden 30 und 32 sind spiegelsymmetrisch zur Vertikalen 48 angeordnet.
Die zweite Leitfähigkeitssonde 22 liegt mit ihren Elektroden 30 und 32 ebenfalls ungefähr mittig, vorzugsweise zentriert im zweiten Quadrant 42, so daß sich die Elektroden 30 und 32 vorzugsweise sich im rechten Winkel zur Vertikalen 48 erstrecken.
Die dritte Leitfähigkeitssonde 24 liegt ihrerseits in einem mittigen Bereich, vorzugsweise zentriert zum dritten Quadrant 44, und somit liegen die Elektroden 30 und 32 derselben vor­ zugsweise ebenfalls spiegelsymmetrisch zur Vertikalen 48.
Geht man nun davon aus, daß das Rohr 14 mit seiner Mittel­ achse 28 vorzugsweise in horizontaler Richtung verläuft, so bildet sich über Innenwandfläche 34 des Rohrs 14 die Flüssig­ phase 10 mit einer Schichtdicke 36 aus, die am größten ist im Bereich des ersten Quadranten, im zweiten Quadranten mit zunehmendem Abstand vom ersten Quadranten kontinuierlich abnimmt und im dritten Quadranten so lange abnimmt, bis sie im Bereich der Leitfähigkeitssonde 24 am geringsten ist und dann wieder in Richtung des vierten Quadranten in ihrer Dicke zunimmt.
Im vierten Quadrant 46 verläuft die Schichtdicke 36 spiegel­ symmetrisch zu der im zweiten Quadranten 42.
Näherungsweise kann davon ausgegangen werden, daß die Schicht 36 durch eine Flüssigphasenoberfläche 50 begrenzt ist, die durch eine Kreislinie beschrieben werden kann, deren Mittel­ punkt auf der Vertikalen 48 liegt, jedoch in Richtung vom ersten Quadranten 40 weg in den dritten Quadranten 44 ver­ schoben ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.
Alle Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24 sind, wie in Fig. 1 dargestellt, mit einer Leitfähigkeitserfassungsschaltung 60 verbunden, die als Maß für die Leitfähigkeit in den einzelnen Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24 eine Spannung U20, U22, U24 mißt.
Zusätzlich ist mit der Leitfähigkeitserfassungsschaltung 60 noch eine Referenzleitfähigkeitssonde 62 verbunden, welche gleich aufgebaut ist wie die Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24 und deren Elektroden 30 und 32 voll in einem mit der Flüssigphase 10 gefüllten Behältnis 64 liegen, so daß an der Referenzleitfähigkeitssonde 52 eine Referenzspannung URef meß­ bar ist.
Die Leitfähigkeitserfassungsschaltung 60 führt nun neben der Erfassung der Spannungen U20, U22 und U24 eine Division dieser Spannungen durch die Referenzspannung URef durch und liefert die dividierten Werte an einen Auswerterechner 70, der mit den jeweiligen durch die Referenzspannung URef dividierten Spannungen U20, U22 und U24 ein Ausgangssignal S bestimmt, welches ein Maß für den volumetrischen Dampfgehalt ist.
Der volumetrische Dampfgehalt ist dabei angegeben durch das Querschnittsverhältnis der Dampfphase 12 zum gesamten Quer­ schnitt des Rohrs 14, ohne daß die unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Dampfphase 12 und der Flüssig­ keitsphase 10 Berücksichtigung finden.
Zur Ermittlung des volumetrischen Dampfgehalts geht der Aus­ werterechner mit seinem Rechenprogramm davon aus, daß in jedem der Quadranten 40, 42 und 44 die Schichtdicke D der Schicht 36 der Flüssigphase 10 der von der jeweiligen Leit­ fähigkeitssonde 20, 22 oder 24 gemessenen Schichtdicke D ent­ spricht, wobei diese Schichtdicke noch mit einem Korrektur­ faktor multipliziert wird.
Die Berechnung erfolgt somit durch in dem ersten Quadranten 40, dem zweiten Quadranten 42 und dem dritten Quadranten 44 mittels der Leitfähigkeitssonden 20, 22 und 24 gemessenen Schichtdicken, wobei dann die Querschnittsfläche mit jeweils einer diesen Schichtdicken entsprechenden konstanten Schicht­ dicke im jeweiligen Quadranten 40, 42 oder 44 ermittelt wird.
Zusätzlich wird aufgrund der symmetrischen Verhältnisse zur Vertikalen 48 auch davon ausgegangen, daß die Schichtdicke D im vierten Quadranten 46 gleich der im dritten Quadranten 42 gemessenen Schichtdicke D ist.
Mit diesem berechneten volumetrischen Dampfgehalt ist dann außerdem noch der massenbezogene Dampfgehalt ermittelbar, wobei hierzu noch der Schlupf zwischen der Flüssigphase 10 und der Dampfphase 12 zu berücksichtigen ist.
Bei einer bevorzugten Einbauform der erfindungsgemäßen Meß­ vorrichtung, dargestellt in Fig. 3 ist die mit den Sonden 20 bis 24 versehene Meßvorrichtung 80 in einem Abschnitt eines als Ganzes mit 82 bezeichneten und ungefähr horizontal ver­ laufenden Verdampferrohrs eines Verdampfers angeordnet, welches in definierten Abständen in dieses mündende Speise­ wasserzuführleitungen 84 aufweist, wobei diese Speisewasser­ zuführleitungen 84 dazu dienen, der in dem Verdampferrohr 82 strömenden Zweiphasenströmung 86 Speisewasser zuzuführen, um einen Mindestgehalt der Flüssigphase 10 aufrecht zu erhalten.
Hierzu ist beispielsweise in jeder Speiseleitung 84 ein Ventil 88 vorgesehen, welches von einer Steuerung 90 an­ steuerbar ist, die mit dem Auswerterechner 70 verbunden ist und somit Informationen über den massenbezogenen Dampfgehalt erhält.
Die Steuerung 90 öffnet das Ventil 88 dann, wenn sich aus der Messung des volumetrischen Dampfgehalts im Verdampferrohr 82 ergibt, daß der Anteil der Flüssigphase 10 zu niedrig ist, so daß eine Zufuhr von Speisewasser in das Verdampferrohr 82 erfolgen kann.
Vorzugsweise ist außerdem die Referenzleitfähigkeitssonde 62 in der Speisewasserzuleitung 84 angeordnet, die bei dieser Anwendung das Behältnis 64 für die Referenzleitfähigkeits­ sonde 62 darstellt. Somit ist unmittelbar im zugeführten Speisewasser die Referenzleitfähigkeit bestimmbar.

Claims (19)

1. Verfahren zum Bestimmen des volumetrischen Dampfgehalts einer eine Flüssigphase und eine Dampfphase umfassenden Zweiphasenströmung in einem die Zweiphasenströmung füh­ renden Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr an mindestens zwei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen eine lokale Messung einer Schichtdicke der Flüssigphase über eine Leitfähigkeitsmessung durchgeführt wird und daß aus den lokalen Messungen der Schichtdicke der Flüssigphase der volumetrische Dampfgehalt der Zweiphasenströmung bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an drei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander ange­ ordneten Stellen die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigkeitsphase durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Flüssigphase im wesentlichen symme­ trisch zu einer in Schwerkraftrichtung verlaufenden und eine Mittelachse des Rohrs schneidenden Vertikalen aus­ gebildet ist und die lokalen Messungen der Schichtdicke jeweils nur auf einer Seite der Vertikalen durchgeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr durch die Vertikale in zwei Hälften unterteilt wird und daß die Schichtdicke der Flüssigphase ledig­ lich in einer Hälfte durch die lokalen Messungen bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellen für die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigphase in Umfangs­ richtung in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rohrs in Sektoren unterteilt wird und in jedem Sektor die lokale Messung der Schichtdicke der Flüssigphase durch­ geführt wird und innerhalb des Sektors eine konstante Schichtdicke der Flüssigphase angenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Rohrs in mindestens vier Sektoren unterteilt wird.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich noch eine Referenzmessung der Leitfähigkeit der Flüssigphase durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzmessung der Leitfähigkeit der Flüssigphase in einer Speisewasserzuführung durchgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der jeweilige Meßwert für die Leitfähig­ keit zur Bestimmung der Schichtdicke der Flüssigphase durch den Referenzwert dividiert wird.
11. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des massen­ bezogenen Dampfgehalts der Druck der Zweiphasenströmung gemessen wird.
12. Meßvorrichtung zum Bestimmen des volumetrischen Dampf­ gehalts einer eine Flüssigphase und eine Dampfphase umfassenden Zweiphasenströmung in einem die Zweiphasen­ strömung führenden Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens zwei in Umfangsrichtung im Abstand vonein­ ander angeordneten Stellen des Rohrs (14) eine zwei Elektroden (30, 32) aufweisende Leitfähigkeitssonde (20, 22, 24) zur Bestimmung einer Schichtdicke (D) der Flüssigphase (10) angeordnet ist und daß die Leitfähig­ keitssonden (20, 22, 24) mit einer Auswerteschaltung (60, 70) verbunden sind, welche ein dem volumetrischen Dampfgehalt entsprechendes Signal (S) erzeugt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeitssonden (20, 22, 24) an drei in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Stellen angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Querschnitt des Rohrs (14) durch eine durch eine Mittelachse (28) des Rohrs hindurchver­ laufende Vertikale (48) in zwei Hälften unterteilt ist und daß die Leitfähigkeitssonden (20, 22, 24) in dem jeweiligen Abstand in Umfangsrichtung lediglich die Schichtdicke (D) der Flüssigphase (10) für eine der Hälften bestimmen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Querschnitt des Rohrs(14) in vier Sektoren (40, 42, 44, 46) unterteilt ist und daß die Leitfähigkeitssonden (20, 22, 24) an einer defi­ nierten Stelle des jeweiligen Sektors (40, 42, 44) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Leitfähigkeitssonden (20, 22, 24) ungefähr mittig des jeweiligen Sektors angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Referenzleitfähigkeitssonde (62) vorgesehen ist, mit welcher eine Leitfähigkeit für die Flüssigphase (10) bestimmbar ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) als Verdampferrohr (82) ausgebildet ist und daß die Referenzleitfähigkeitssonde (62) in einer Speisewasserzufuhr (84) des Verdampferrohrs (82) angeordnet ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (60, 70) einen Meßwert (U29, U22, U24) der Leitfähigkeits­ sonden (20, 22, 24) durch den Meßwert (URef) der mittels der Referenzleitfähigkeitssonde (62) bestimmten Leitfähigkeit dividiert.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102998343A (zh) * 2012-12-05 2013-03-27 中国科学技术大学 一种基于阵列式单极电导探针的两相流层析成像***
CN107664657A (zh) * 2017-09-25 2018-02-06 中国水利水电科学研究院 一种水电导掺气测量方法

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DE4023796C1 (de) * 1990-07-26 1991-11-14 M. Laumen Thermotechnik Gmbh, 4150 Krefeld, De

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