氣液二相流體狀態(tài)控制裝置以及氣液二相流體狀態(tài)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠使氣液二相流的流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，一種使流過供給管的氣液二相流的流體容易地成為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置（100），其包括：信息取得部（110），所述信息取得部取得與所述流體的壓力有關(guān)的壓力信息、與所述流體的質(zhì)量速度有關(guān)的質(zhì)量速度信息、與所述流體干度有關(guān)的干度信息；以及控制部（120），所述控制部基于壓力信息、質(zhì)量速度信息以及干度信息，對(duì)能夠變更所述流體的壓力的壓力調(diào)節(jié)閥（31）、能夠變更所述流體的質(zhì)量速度的泵（11）以及節(jié)流閥（12）、能夠變更所述流體的潛熱的加熱器（32）進(jìn)行控制。
【專利說明】氣液二相流體狀態(tài)控制裝置以及氣液二相流體狀態(tài)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的幾個(gè)方式涉及控制氣液二相流的流體的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置以及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有流體加熱裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)，其具有:第一加熱熱源，所述第一加熱熱源加熱通過流體的管路的上游側(cè)；第二加熱熱源，所述第二加熱熱源加熱下游側(cè)；上游側(cè)溫度檢測器，所述上游側(cè)溫度檢測器檢測該管路的上游側(cè)的溫度；下游側(cè)溫度檢測器，所述下游側(cè)溫度檢測器檢測下游側(cè)的溫度；流體溫度檢測器，所述流體溫度檢測器檢測流體的溫度；微型計(jì)算機(jī)，所述微型計(jì)算機(jī)控制第一加熱熱源和第二加熱熱源中的至少一個(gè)。在該流體加熱裝置中，微型計(jì)算機(jī)基于上游側(cè)溫度檢測器、下游側(cè)溫度檢測器、流體溫度檢測器的各檢測溫度，分別獨(dú)立控制第一加熱熱源和第二加熱熱源。由此，可防止產(chǎn)生管路的一部分變干的完全干燥等問題，可高效地生成飽和蒸氣或過熱蒸氣等加熱流體。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)I日本特開2007-46812號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]然而，專利文獻(xiàn)I記載的流體加熱裝置由于僅對(duì)管路以及流體的溫度進(jìn)行檢測并控制，因此難以使包含氣體和液體的氣液二相流的流體像飽和蒸氣那樣向所希望的流動(dòng)狀態(tài)變化。
[0008]本實(shí)施方式的幾個(gè)方式是鑒于上述的問題而做出的，其目的之一在于提供一種可以容易地將氣液二相流的流體變?yōu)樗Ｍ牧鲃?dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法。
[0009]解決課題的手段
[0010]本發(fā)明涉及的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置是一種流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，其是使流過流路的氣液二相流的流體成為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，其特征在于，包括:壓力取得部，所述壓力取得部取得與所述流體的壓力相關(guān)的壓力信息；質(zhì)量速度取得部，所述質(zhì)量速度取得部取得與所述流體的質(zhì)量速度相關(guān)的質(zhì)量速度信息；干度取得部，所述干度取得部取得與所述流體干度相關(guān)的干度信息；控制部，所述控制部基于壓力信息、質(zhì)量速度信息以及干度信息，對(duì)能夠變更所述流體的壓力的壓力控制裝置、能夠變更所述流體的質(zhì)量速度的質(zhì)量速度控制裝置以及能夠變更流體的潛熱的熱量控制裝置進(jìn)行控制。
[0011]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，控制部基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，對(duì)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置以及熱量控制裝置進(jìn)行控制。在此，若已知?dú)庖憾嗔鞯牧黧w的壓力、質(zhì)量速度以及干度，就能夠從Baker線圖確定該流體的流動(dòng)狀態(tài)。又，若使流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，就可使該流體的流動(dòng)狀態(tài)變化。因此，控制部基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置，可使流過流路的氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，可使流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)。
[0012]最好是，控制部包括:流動(dòng)狀態(tài)檢測部，所述流動(dòng)狀態(tài)檢測部基于壓力信息、質(zhì)量速度信息和干度信息，檢測出所述流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)控制部，所述驅(qū)動(dòng)控制部基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和所述規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)。
[0013]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)控制部基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)。在此，在Baker線圖中，若已知目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，就可決定該使氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的哪個(gè)上升或下降。因此，驅(qū)動(dòng)控制部基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，通過驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)，可使流過流路的氣液二相流的流體更容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。
[0014]最好是，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及干度不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度變化。
[0015]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及干度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度變化。由此，在使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0016]最好是，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化。
[0017]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的干度變化。由此，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0018]最好是，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力和干度變化。
[0019]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及干度變化。由此，在Baker線圖中使各流動(dòng)樣式的區(qū)域變化，且使流動(dòng)狀態(tài)向在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0020]最好是，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度和干度變化。
[0021]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度以及干度變化。由此，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在斜向上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0022]本發(fā)明涉及的流動(dòng)狀態(tài)控制方法是一種使用流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，使流過流路的氣液二相流的流體成為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制方法，其特征在于，包括:壓力取得步驟，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體的壓力有關(guān)的壓力信息；質(zhì)量速度取得步驟，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體的質(zhì)量速度有關(guān)的質(zhì)量速度信息；干度取得部，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體干度有關(guān)的干度信息；控制步驟，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于壓力信息、質(zhì)量速度信息以及干度信息，對(duì)能夠變更所述流體的壓力的壓力控制裝置、能夠變更所述流體的質(zhì)量速度的質(zhì)量速度控制裝置以及能夠變更流體的潛熱的熱量控制裝置進(jìn)行控制。
[0023]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，控制壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置以及熱量控制裝置。在此，若已知?dú)庖憾嗔鞯牧黧w的壓力、質(zhì)量速度以及干度，就可從Baker線圖確定該流體的流動(dòng)狀態(tài)。又，若使流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，就可使該流體的流動(dòng)狀態(tài)變化。因此，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置，可使流過流路的氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，可使流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)。
[0024]最好是，控制步驟包括:流動(dòng)狀態(tài)檢測步驟，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于壓力信息、質(zhì)量速度信息和干度信息，檢測出所述流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)；以及驅(qū)動(dòng)控制步驟，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和所述規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)。
[0025]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)。在此，在Baker線圖中，若已知目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，就可決定該使氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的哪個(gè)上升或下降。因此，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，通過驅(qū)動(dòng)壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置中的至少一個(gè)，可使流過流路的氣液二相流的流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。
[0026]最好是，驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制的步驟，從而在使所述流體的壓力以及干度不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度變化。
[0027]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及干度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度變化。由此，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0028]最好是，驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制的步驟，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化。
[0029]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的干度變化。由此，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。[0030]最好是，驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制的步驟，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力以及干度變化。
[0031]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的壓力以及干度變化。由此，在Baker線圖中使各流動(dòng)樣式的區(qū)域變化，并使流動(dòng)狀態(tài)向在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化就成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0032]最好是，驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制的步驟，從而在使所述流體的壓力不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度以及干度變化。
[0033]根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使流過流路的氣液二相流的流體的壓力不變化的情況下使流過流路的氣液二相流的流體的質(zhì)量速度以及干度變化。由此，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在斜向上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過流路的氣液二相流的流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0034]發(fā)明效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，控制部基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置，可使流過流路的氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，使流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)就成為可能。由此，可使氣液二相流的流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。又，可使流體的流動(dòng)狀態(tài)維持(保持)例如環(huán)狀流，并可抑制管道變干，防止完全干燥的發(fā)生，所述環(huán)狀流使管道的內(nèi)壁為適度的濕潤狀態(tài)。
[0036]又，根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)狀態(tài)控制方法，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制壓力控制裝置、質(zhì)量速度控制裝置和熱量控制裝置，可使流過流路的氣液二相流的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，使流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)就成為可能。由此，可使氣液二相流的流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。又，可使流體的流動(dòng)狀態(tài)維持(保持)例如環(huán)狀流，并可抑制管道變干，防止完全干燥的發(fā)生，所述環(huán)狀流使管道的內(nèi)壁為適度地濕潤狀態(tài)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0037]圖1是對(duì)流體供給系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖2是對(duì)圖1示出的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置的功能性結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的框圖。
[0039]圖3是對(duì)二相流體的流動(dòng)樣式的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明的圖。
[0040]圖4是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)實(shí)例的特性圖。
[0041]圖5是對(duì)圖1示出的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置的動(dòng)作進(jìn)行說明的流程圖。
[0042]圖6是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的一個(gè)實(shí)例的特性圖。
[0043]圖7是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的其他實(shí)例的特性圖。
[0044]圖8是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的又一其他實(shí)例的特性圖。
[0045]圖9是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的又一其他實(shí)例的特性圖。
【具體實(shí)施方式】[0046]以下對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。在下面的附圖的記載中，相同或者類似的部分用相同或者類似的符號(hào)表示。但是，附圖是示意性的圖。因此，具體的尺寸等應(yīng)該對(duì)照以下的說明進(jìn)行判斷。又，附圖之間當(dāng)然也包括彼此的尺寸關(guān)系、比例不同的部分。另外，在下面的說明中，附圖的上側(cè)稱為“上”，下側(cè)稱為“下”，左側(cè)稱為“左”，右側(cè)稱為“右”。
[0047]圖1至圖9用于示出本發(fā)明所涉及的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法的一個(gè)實(shí)施方式。圖1是對(duì)流體供給系統(tǒng)S的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明的概略結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，流體供給系統(tǒng)S用于將液體和氣體混合的氣液二相流的流體(以下，有時(shí)僅稱為二相流體)，例如水蒸氣，供給到與流體供給系統(tǒng)S的下游連接的設(shè)備，例如熱交換器(省略圖示)。流體供給系統(tǒng)S包括供水器10、鍋爐20、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32、質(zhì)量流量計(jì)41、壓力傳感器42、干度傳感器43以及流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100。
[0048]供水器10用于通過供水管15供給水。供水器10包括泵11和節(jié)流閥12。泵11通過例如機(jī)械能施加壓力，以規(guī)定的壓力將水送到吸水管15。節(jié)流閥12被設(shè)置于吸水管15，根據(jù)該閥(閥門)的開度調(diào)整流過供水管15的水的流量(質(zhì)量流量)。在此，流體的質(zhì)量流量是每單位時(shí)間的流體的質(zhì)量速度和流體流過的流路(管道)的截面積的積。因此，節(jié)流閥12實(shí)際上調(diào)整流過供水管15的水的質(zhì)量速度。
[0049]泵11以及節(jié)流閥12基于從后面詳述的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100輸入的控制信號(hào)(電信號(hào))而工作(動(dòng)作)。另外，本實(shí)施方式中的泵11以及節(jié)流閥12相當(dāng)于本發(fā)明的“質(zhì)量速度控制裝置”的一個(gè)實(shí)例。
[0050]鍋爐20用于通過供給管25供給二相流體(水蒸氣)。鍋爐20向從供水管15供給的水施加熱生成二相流體(水蒸氣)，并從供給管25排出生成的二相流體(水蒸氣)，該熱例如通過使煤氣等燃料燃燒而得到。
[0051]供給管25的一端(圖1中的左端)與鍋爐20連接，供給管25的另一端(圖1中的右端)與供給方連接。從鍋爐20排出的二相流體以圖1中箭頭示出的方向流過供給管25。在供給管25的一端和另一端之間設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32、質(zhì)量流量計(jì)41、壓力傳感器42和干度傳感器43。
[0052]壓力調(diào)節(jié)閥31對(duì)從鍋爐20排出并流過供給管25的二相流體進(jìn)行調(diào)整，例如進(jìn)行減壓，從而使二相流體的壓力變?yōu)橐?guī)定值。壓力調(diào)節(jié)閥31基于從流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100輸入的控制信號(hào)(電信號(hào))而工作(動(dòng)作)。另外，本實(shí)施方式中的壓力調(diào)節(jié)閥31相當(dāng)于本發(fā)明的“壓力控制裝置”的一個(gè)實(shí)例。
[0053]在本實(shí)施方式中，作為“壓力控制裝置”的一個(gè)實(shí)例，示出了設(shè)置使二相流體的壓力降低的壓力調(diào)節(jié)閥31的實(shí)例，但并不限定于此。例如，也可以在供給管25上設(shè)置壓力泵以代替壓力調(diào)節(jié)閥31，或與壓力調(diào)節(jié)閥31 —起。在該情況下，使流過供給管25的二相流體的壓力上升就成為可能。
[0054]加熱器32是例如通過電能發(fā)熱的熱源。加熱器32加熱流過供給管25的二相流體，使二相流體的潛熱(熱量)變化。加熱器32基于從流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100輸入的控制信號(hào)(電信號(hào))而工作(動(dòng)作)。另外，本實(shí)施方式中的加熱器相當(dāng)于本發(fā)明的“熱量控制裝置”的一個(gè)實(shí)例。
[0055]在本實(shí)施方式中，作為“熱量控制裝置”的一個(gè)實(shí)例，示出了設(shè)置使二相流體的潛熱(熱量)增加的加熱器32的實(shí)例，但并不限定于此。例如，也可以在供給管25上設(shè)置冷卻裝置以代替加熱器32，或與加熱器32—起。在該情況下，使流過供給管25的二相流體的潛熱(熱量)降低就成為可能。
[0056]質(zhì)量流量計(jì)41檢測出流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度。質(zhì)量流量計(jì)41將與檢測到的質(zhì)量速度對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)(電信號(hào))輸出到流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100。另外，質(zhì)量流量計(jì)41也可以輸出與二相流體的質(zhì)量流量對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)(電信號(hào))以代替二相流體的質(zhì)量速度，或與二相流體的質(zhì)量速度一起。
[0057]在本實(shí)施方式中，示出了設(shè)置質(zhì)量流量計(jì)41的實(shí)例，但并不限定于此。例如，也可以設(shè)置檢測質(zhì)量速度的流量傳感器以代替質(zhì)量流量計(jì)41。
[0058]壓力傳感器42檢測流過供給管25的二相流體的壓力。壓力傳感器42將與檢測到的壓力對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)(電信號(hào))輸出到流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100。
[0059]干度傳感器43檢測流過供給管25的二相流體的干度(品質(zhì))。干度傳感器43將與檢測到的干度對(duì)應(yīng)的檢測信號(hào)(電信號(hào))輸出到流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100。
[0060]一般地，二相流體的干度(品質(zhì))表示潮濕蒸氣中飽和液體和飽和蒸氣的混合比例。例如，I [kg]中含有的飽和蒸氣是x[kg] (0≤X≤I)時(shí),干度就用X表示。
[0061]例如，在二相流體的壓力以及質(zhì)量速度一定(沒有變化)的狀態(tài)下，加熱器32使加熱量(加熱狀態(tài))變化，使二相流體的潛熱變化的情況下，二相流體的干度發(fā)生變化。又，例如，在加熱器32的加熱量和二相流體的質(zhì)量速度一定(沒有變化)的狀態(tài)下使二相流體的壓力變化的情況下，二相流體的干度也發(fā)生變化。 [0062]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100用于使流過供給管25的水蒸氣(二相流體)的流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)橐?guī)定的流動(dòng)狀態(tài)。流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100與供水器10的泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32、質(zhì)量流量計(jì)41、壓力傳感器42和干度傳感器43連接。
[0063]圖2是對(duì)圖1示出的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100的功能性結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的框圖。如圖2所示，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100包括信息取得部110、控制部120、存儲(chǔ)部130和輸出部140。
[0064]信息取得部110與質(zhì)量流量計(jì)41、壓力傳感器42以及干度傳感器43連接。將來自質(zhì)量流量計(jì)41的質(zhì)量速度的檢測信號(hào)、來自壓力傳感器42的壓力的檢測信號(hào)以及來自干度傳感器43的干度的檢測信號(hào)分別輸入信息取得部110。由此，信息取得部110取得與二相流體的質(zhì)量速度有關(guān)的質(zhì)量速度信息、與二相流體的壓力有關(guān)的壓力信息以及與二相流體的干度有關(guān)的干度信息。
[0065]在本實(shí)施方式中，示出了信息取得部110取得質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息這三項(xiàng)信息的實(shí)例，但并不限定于此。例如，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100也可以包括質(zhì)量速度信息取得部、壓力信息取得部以及干度信息取得部，分別取得質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息。
[0066]信息取得部110包括A/D轉(zhuǎn)換器(圖示省略)，將輸入的各檢測信號(hào)(電信號(hào))轉(zhuǎn)換為檢測數(shù)據(jù)。信息取得部110與控制部120連接，將變換了的各檢測數(shù)據(jù)輸出到控制部120。
[0067]控制部120例如由CPU等構(gòu)成，與信息取得部110連接。控制部120基于由信息取得部110取得的質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，控制供水器10的泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31和加熱器32。
[0068]圖3是對(duì)二相流體的流動(dòng)樣式的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行說明的圖。在此，如圖3所示，流過供給管25的二相流體的流動(dòng)狀態(tài)可分類為層狀流(a)、波狀流(b)、線狀流(C)、活塞流((0、環(huán)狀流(6)、氣泡流(0和環(huán)狀噴霧流(g)這七種流動(dòng)樣式。
[0069]圖4是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)實(shí)例的特性圖。另外，圖4示出的特性圖是二相流體的壓力(絕對(duì)壓力)為140[ata]的情況下的Baker線圖。如圖4所示，若已知二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度，就能夠從Baker線圖確定該二相流體的流動(dòng)狀態(tài)。又，若使二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，則就可以使該二相流體的流動(dòng)狀態(tài)變化。例如，在使層狀流(a)的二相流體的質(zhì)量速度上升的情況下，流動(dòng)狀態(tài)就變?yōu)椴盍?b)、線狀流(c)或活塞流(d)。因此，控制部120可以基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制供水器10的泵11和節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32，使流過供給管25的二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，可使二相流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)。
[0070]在本實(shí)施方式中，對(duì)控制部120進(jìn)行控制使得流過供給管25的二相流體變?yōu)?維持)環(huán)狀流(e)作為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的情況進(jìn)行了說明。
[0071]如圖2所示，控制部120包含流動(dòng)狀態(tài)檢測部121和驅(qū)動(dòng)控制部125而構(gòu)成。
[0072]流動(dòng)狀態(tài)檢測部121與信息取得部110連接，從信息取得部110輸入質(zhì)量速度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)以及干度數(shù)據(jù)。又，流動(dòng)狀態(tài)檢測部121與存儲(chǔ)部130存取(讀取以及寫入)自如地連接。流動(dòng)狀態(tài)檢測部121將從信息取得部110輸入的質(zhì)量速度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)以及干度數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部130。
[0073]存儲(chǔ)部130預(yù)先存儲(chǔ)與各壓力的Baker線圖相關(guān)的數(shù)據(jù)。流動(dòng)狀態(tài)檢測部121基于從信息取得部110輸入的壓力數(shù)據(jù)，從存儲(chǔ)部130讀取與Baker線圖相關(guān)的數(shù)據(jù)。并且，流動(dòng)狀態(tài)檢測部121基于從存儲(chǔ)部130讀取的與Baker線圖相關(guān)的數(shù)據(jù)，繪制Baker線圖，基于從信息取得部110輸入的質(zhì)量速度數(shù)據(jù)和干度數(shù)據(jù)，檢測流過供給管25的二相流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)。
[0074]驅(qū)動(dòng)控制部125與流動(dòng)狀態(tài)檢測部121連接，從流動(dòng)狀態(tài)檢測部121輸入目前的流動(dòng)狀態(tài)。又，驅(qū)動(dòng)控制部125和流動(dòng)狀態(tài)檢測部121 —樣，與存儲(chǔ)部130存取(讀取以及寫入)自如地連接。驅(qū)動(dòng)控制部125 —邊在存儲(chǔ)部130存取數(shù)據(jù)，一邊基于從流動(dòng)狀態(tài)檢測部121輸入的目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)即環(huán)狀流(e)，生成并輸出對(duì)泵11和節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32中的至少一個(gè)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制數(shù)據(jù)。
[0075]在此，在圖4示出的Baker線圖中，若已知目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，就可決定該使二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的哪個(gè)上升或下降。例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為環(huán)狀噴霧流(g)的情況下，由于作為目標(biāo)的環(huán)狀流(e)是質(zhì)量速度低的區(qū)域，因此驅(qū)動(dòng)控制部125輸出控制泵11以及節(jié)流閥12的控制數(shù)據(jù)，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度降低。因此，驅(qū)動(dòng)控制部125基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，通過驅(qū)動(dòng)泵11和節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32中的至少一個(gè)，可使流過供給管25的二相流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。
[0076]輸出部140與驅(qū)動(dòng)控制部125連接，從驅(qū)動(dòng)控制部125輸入控制數(shù)據(jù)。輸出部140包括D/A轉(zhuǎn)換器(圖示省略)，將輸入的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)(電信號(hào))。又，輸出部140與供水器10的泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32連接。輸出部140將變換了的控制信號(hào)(電信號(hào))輸出至泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32。
[0077]本實(shí)施方式示出了驅(qū)動(dòng)控制部125控制供水器10的泵11以及節(jié)流閥12雙方的實(shí)例，但并不限定于此。例如，驅(qū)動(dòng)控制部125也可以僅控制泵11以及節(jié)流閥12中的任意一個(gè)。
[0078]接下來，對(duì)流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100將流過供給管25的二相流體的流動(dòng)狀態(tài)變?yōu)榄h(huán)狀流(e)的動(dòng)作進(jìn)行說明。
[0079]圖5是對(duì)圖1示出的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100的動(dòng)作進(jìn)行說明的流程圖。如圖5所示，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100執(zhí)行處理S200。即，首先，信息取得部110取得質(zhì)量速度信息、壓力信息和干度信息(S201)。
[0080]接下來，流動(dòng)狀態(tài)檢測部121基于質(zhì)量速度數(shù)據(jù)、壓力數(shù)據(jù)和干度數(shù)據(jù)，檢測流過供給管25的二相流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)(S202)。
[0081]接下來，驅(qū)動(dòng)控制部125基于流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是氣泡流(S203 )。
[0082]在S203的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為氣泡流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140，對(duì)加熱器32輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以通過加熱使流過供給管25的二相流體的潛熱增加。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31、泵11和節(jié)流閥12，以使流過供給管25的二相流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的干度上升(S204)。
[0083]圖6是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的一個(gè)實(shí)例的特性圖。另外，圖6示出的特性圖是二相流體的壓力(絕對(duì)壓力)為35[ata]的情況下的Baker線圖。如圖6所示，例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)Pl的情況下，若在S204的步驟中，在使壓力和質(zhì)量速度不變化的情況下使干度上升，則如箭頭所示，從氣泡流的狀態(tài)Pl向環(huán)狀噴霧流的狀態(tài)P2變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力和質(zhì)量速度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的干度變化，由此，如圖6所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。
[0084]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S204的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0085]另一方面，在S203的判定結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)不為氣泡流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125基于S202中流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是環(huán)狀噴霧流(S205)。
[0086]在S205的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為環(huán)狀噴霧流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140，對(duì)泵11和節(jié)流閥12輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度降低。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140對(duì)加熱器32輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以根據(jù)質(zhì)量速度的下降使加熱量減少，從而使流過供給管25的二相流體的潛熱保持(維持)一定。又，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31，以使流過供給管25的二相流體的壓力不變。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力以及干度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度降低(S206)。
[0087]如圖6所示，例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)P2的情況下，若在S206的步驟中，在使壓力和干度不變化的情況下使質(zhì)量速度降低，則如箭頭所示，從環(huán)狀噴霧流的狀態(tài)P2向環(huán)狀流的狀態(tài)P3變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力和干度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度變化，由此，如圖6所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。[0088]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S206的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0089]另一方面，在S205的判定結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)不為環(huán)狀噴霧流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125基于S202中流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是層狀流(S207)。
[0090]在S207的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為層狀流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140，對(duì)泵11和節(jié)流閥12輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140對(duì)加熱器32輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以根據(jù)質(zhì)量速度的上升使加熱量增加，從而使流過供給管25的二相流體的潛熱保持(維持)一定。又，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31，以使流過供給管25的二相流體的壓力不變。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力以及干度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升(S208 )。
[0091]圖7是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的其他實(shí)例的特性圖。另外，圖7示出的特性圖是二相流體的壓力(絕對(duì)壓力)為140[ata]的情況下的Baker線圖。如圖7所示,例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)P4的情況下，若在S208的步驟中，在使壓力和干度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升，則如箭頭所示，從層狀流的狀態(tài)P4向線狀流的狀態(tài)P5變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力和干度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度變化，由此，如圖7所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。
[0092]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S208的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0093]另一方面，在S207的判定結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)不為層狀流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125基于S202中流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是線狀流(S209)。
[0094]在S209的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為線狀流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140，對(duì)加熱器32輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以通過加熱使流過供給管25的二相流體的潛熱增加。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31、泵11和節(jié)流閥12，以使流過供給管25的二相流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的干度上升(S210)。
[0095]如圖7所示，例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)P5的情況下，若在S210的步驟中，在使壓力和質(zhì)量速度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的干度上升，則如箭頭所示，從線狀流的狀態(tài)P5向活塞流的狀態(tài)P5變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力和質(zhì)量速度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的干度變化，由此，如圖7所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。
[0096]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S210的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0097]另一方面，在S209的判定結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)不為線狀流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125基于S202中流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是活塞流(S211)。
[0098]在S211的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為活塞流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140，對(duì)壓力調(diào)節(jié)閥31輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以使流過供給管25的二相流體的壓力降低。此時(shí)，由于壓力的下降，流過供給管25的二相流體的干度上升。又，驅(qū)動(dòng)控制部125控制泵11和節(jié)流閥12，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度不變化。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使質(zhì)量速度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的壓力降低且干度上升(S212)。
[0099]圖8是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的又一其他實(shí)例的特性圖。另外，圖8示出的特性圖是二相流體的壓力(絕對(duì)壓力)為70[ata]的情況下的Baker線圖。如圖7和圖8所示，例如在目前的流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)P6的情況下，若在S212的步驟中，在使質(zhì)量速度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的壓力降低且干度上升，則Baker線圖就從圖7向圖8變化，環(huán)狀流的區(qū)域擴(kuò)大，且如圖8的箭頭所示，從活塞流的狀態(tài)P6向環(huán)狀流P7變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的壓力和干度變化，由此，如圖7和圖8所示，在Baker線圖中使各流動(dòng)樣式的區(qū)域變化，且使流動(dòng)狀態(tài)向在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。
[0100]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S210的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0101]另一方面，在S211的判定結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)不為活塞流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125基于S202中流動(dòng)狀態(tài)檢測部121檢測到的流動(dòng)狀態(tài)，判斷目前的流動(dòng)狀態(tài)是否是波狀流(S213)。
[0102]在S213的判定的結(jié)果是目前的流動(dòng)狀態(tài)為波狀流的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125從存儲(chǔ)部130讀取干度數(shù)據(jù)，判定流過供給管25的二相流體的目前的干度是否比閾值k大(S214)。閾值k例如預(yù)先存儲(chǔ)在控制部120的存儲(chǔ)器(圖示省略)中，作為一個(gè)實(shí)例，將閾值k 設(shè)定為 0.6 (k=0.6)。
[0103]在S214的判定的結(jié)果是目前的干度比閾值k大的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140對(duì)泵11和節(jié)流閥12輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升。又，驅(qū)動(dòng)控制部125為使加熱量保持(維持)一定而控制加熱器32。此時(shí)，通過在保持加熱器32的加熱量為一定的情況下使質(zhì)量速度上升，流過供給管25的二相流體的干度就降低。進(jìn)一步地，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31，以使流過供給管25的二相流體的壓力不變。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升且干度降低(S215)。
[0104]另一方面，在S214的判定的結(jié)果是目前的干度不比閾值k大，即目前的干度在閾值k以下的情況下，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140對(duì)泵11和節(jié)流閥12輸出控制信號(hào)并進(jìn)行控制，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制部125通過輸出部140控制加熱器32，以根據(jù)質(zhì)量速度的上升使加熱量增加，從而使流過供給管25的二相流體的潛熱保持(維持)一定。又，驅(qū)動(dòng)控制部125控制壓力調(diào)節(jié)閥31，以使流過供給管25的二相流體的壓力不變。由此，驅(qū)動(dòng)控制部125在使壓力以及干度不變化的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升(S216)。
[0105]圖9是示出二相流體的流動(dòng)狀態(tài)的變化的又一實(shí)例的特性圖。另外，圖9示出的特性圖是二相流體的壓力(絕對(duì)壓力)為l[ata]的情況下的Baker線圖。如圖9所示,例如，在目前的干度為0.8，流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)P8的情況下，若在S215的步驟中，在使壓力不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升且干度下降，則如箭頭所示，從波狀流的狀態(tài)P8向環(huán)狀流的狀態(tài)P9變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度和干度變化，由此，如圖9所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在斜向上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可倉泛。
[0106]另一方面，例如，在目前的干度為0.4，流動(dòng)狀態(tài)為狀態(tài)PlO的情況下，若在S216的步驟中，在使壓力和干度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度上升，則如箭頭所示，從波狀流的狀態(tài)PlO向環(huán)狀流的狀態(tài)Pll變化。這樣，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制從而在使流過供給管25的二相流體的壓力和干度不變化的情況下使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度變化，由此，如圖9所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。
[0107]流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100在S215或S216的步驟結(jié)束后，再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0108]另一方面，在S213的判定的結(jié)果為目前的流動(dòng)狀態(tài)不是波狀流的情況下，由于目前的流動(dòng)狀態(tài)不是氣泡流、環(huán)狀噴霧流、層狀流、線狀流、活塞流以及波狀流中的任何一種，因此認(rèn)為是余下的流動(dòng)狀態(tài)，即環(huán)狀流。在該情況下，由于流過供給管25的二相流體成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)，因此流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100無需使流動(dòng)狀態(tài)變化。因此，驅(qū)動(dòng)控制部125什么也不用控制，流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100再次重復(fù)S201以后的步驟。
[0109]在本實(shí)施方式中，示出了在S203、S205、S208、S209、S211以及S213的步驟中，以氣泡流、環(huán)狀噴霧流、層狀流、線狀流、活塞流、波狀流的順序判定的實(shí)例，但并不限定于此，也可以調(diào)換順序。
[0110]又，在本實(shí)施方式中，示出了流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100變?yōu)樽鳛橐?guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的環(huán)狀流的實(shí)例，但并不限定于此。例如，根據(jù)設(shè)置環(huán)境(設(shè)置地點(diǎn))、使用形態(tài)、供給方的設(shè)備等，也可以變?yōu)榄h(huán)狀流以外的流動(dòng)狀態(tài)。
[0111]這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100和流動(dòng)狀態(tài)控制方法，控制部120基于由信息取得部110取得的質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，控制供水器10的泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31和加熱器32。在此，如圖4所示，若已知二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度，則可從Baker線圖確定該二相流體的流動(dòng)狀態(tài)。又，若使二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，則可使該二相流體的流動(dòng)狀態(tài)變化。例如，在使層狀流(a)的二相流體的質(zhì)量速度上升的情況下，流動(dòng)狀態(tài)就變?yōu)椴盍?b)、線狀流(c)或活塞流(d)。因此，控制部120基于質(zhì)量速度信息、壓力信息以及干度信息，通過控制供水器10的泵11和節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32，可使流過供給管25的二相流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的至少一個(gè)變化，因此，可使二相流體成為規(guī)定的(任意的)流動(dòng)狀態(tài)。由此，可使二相流體的流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。又，可使二相流體的流動(dòng)狀態(tài)維持(保持)例如環(huán)狀流，并可抑制管道變干，防止完全干燥的發(fā)生，所述環(huán)狀流使供給管25的內(nèi)壁為適度的濕潤狀態(tài)。
[0112]又，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，驅(qū)動(dòng)控制部125基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)泵11以及節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32中的至少一個(gè)。在此，圖4示出的Baker線圖中，若已知目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，就可決定該使二相流體的流體的壓力、質(zhì)量速度以及干度中的哪個(gè)上升或下降。例如，在目前的流動(dòng)狀態(tài)為環(huán)狀噴霧流(g)的情況下，由于作為目標(biāo)的環(huán)狀流(e)是質(zhì)量速度低的區(qū)域，因此驅(qū)動(dòng)控制部125輸出控制泵11以及節(jié)流閥12的控制數(shù)據(jù)，以使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度降低。因此，驅(qū)動(dòng)控制部125基于目前的流動(dòng)狀態(tài)和規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)泵11和節(jié)流閥12、壓力調(diào)節(jié)閥31、加熱器32中的至少一個(gè)，由此可使流過供給管25的二相流體容易地成為所希望的流動(dòng)狀態(tài)。
[0113]又，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制，從而在使流過供給管25的二相流體的壓力以及干度不變的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度變化。由此，如圖6、圖7和圖9所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在縱向(縱軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過供給管25的二相流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0114]又，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制，從而在使流過供給管25的二相流體的壓力以及質(zhì)量速度不變的情況下，使流過供給管25的二相流體的干度變化。由此，如圖6、圖7所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過供給管25的二相流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0115]又，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制，從而在使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度不變的情況下，使流過供給管25的二相流體的壓力以及干度變化。由此，如圖7和圖8所示，在Baker線圖中使各流動(dòng)樣式的區(qū)域變化，并使流動(dòng)狀態(tài)向在橫向(橫軸方向)上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化成為可能。由此，可使流過供給管25的二相流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0116]又，根據(jù)本實(shí)施方式的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置100以及流動(dòng)狀態(tài)控制方法，驅(qū)動(dòng)控制部125進(jìn)行控制，從而在使流過供給管25的二相流體的壓力不變的情況下，使流過供給管25的二相流體的質(zhì)量速度以及干度變化。由此，如圖9所示，使流動(dòng)狀態(tài)向Baker線圖中在斜向上鄰接的流動(dòng)狀態(tài)變化就成為可能。由此，可使流過供給管25的二相流體從目前的流動(dòng)狀態(tài)向規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)迅速且準(zhǔn)確地變化。
[0117]另外，對(duì)于上述實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，也可以組合或替換一部分的結(jié)構(gòu)部分。又，本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)并不限定于上述的實(shí)施方式，也可以在不脫離本實(shí)施方式的要點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行種種變更。
[0118]工業(yè)上的可利用性
[0119]本發(fā)明可以適用于對(duì)氣液二相流的流體的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行控制的技術(shù)。
[0120]符號(hào)說明
[0121]10供水器
[0122]11 泵
[0123]12節(jié)流閥
[0124]15供水管
[0125]20 鍋爐
[0126]25供給管
[0127]31壓力調(diào)節(jié)閥
[0128]32加熱器[0129]41質(zhì)量流量計(jì)
[0130]42壓力傳感器
[0131]43干度傳感器
[0132]100流動(dòng)狀態(tài)控制裝置
[0133]110信息取得部
[0134]120控制部
[0135]121流動(dòng)狀態(tài)檢測部
[0136]125驅(qū)動(dòng)控制部
[0137]130存儲(chǔ)部
[0138]140輸出部
[0139]S流體供給系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，其是使流過流路的氣液二相流的流體成為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)的流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，其特征在于，包括: 壓力取得部，所述壓力取得部取得與所述流體的壓力相關(guān)的壓力信息； 質(zhì)量速度取得部，所述質(zhì)量速度取得部取得與所述流體的質(zhì)量速度相關(guān)的質(zhì)量速度信息； 干度取得部，所述干度取得部取得與所述流體干度相關(guān)的干度信息；以及控制部，所述控制部基于所述壓力信息、所述質(zhì)量速度信息以及所述干度信息，對(duì)能夠變更所述流體的壓力的壓力控制裝置、能夠變更所述流體的質(zhì)量速度的質(zhì)量速度控制裝置以及能夠變更所述流體的潛熱的熱量控制裝置進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述控制部包括: 流動(dòng)狀態(tài)檢測部，所述流動(dòng)狀態(tài)檢測部基于所述壓力信息、所述質(zhì)量速度信息和所述干度信息，檢測出所述流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)；以及 驅(qū)動(dòng)控制部，所述驅(qū)動(dòng)控制部基于所述目前的流動(dòng)狀態(tài)和所述規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)所述壓力控制裝置、所述質(zhì)量速度控制裝置和所述熱量控制裝置中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求2所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及干度不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度變化。`
4.如權(quán)利要求2所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化。
5.如權(quán)利要求3所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化。
6.如權(quán)利要求2所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力和干度變化。
7.如權(quán)利要求3所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力和干度變化。
8.如權(quán)利要求4所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力和干度變化。
9.如權(quán)利要求5所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力和干度變化。
10.如權(quán)利要求2~9中任一項(xiàng)所述的流體狀態(tài)控制裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制部進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度和干度變化。
11.一種流動(dòng)狀態(tài)控制方法，其使用流動(dòng)狀態(tài)控制裝置，使流過流路的氣液二相流的流體成為規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，其特征在于，包括: 壓力取得步驟，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體的壓力有關(guān)的壓力信息； 質(zhì)量速度取得步驟，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體的質(zhì)量速度有關(guān)的質(zhì)量速度f目息; 干度取得部，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置取得與所述流體干度有關(guān)的干度信息；以及 控制步驟，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于所述壓力信息、所述質(zhì)量速度信息以及所述干度信息，對(duì)能夠變更所述流體的壓力的壓力控制裝置、能夠變更所述流體的質(zhì)量速度的質(zhì)量速度控制裝置以及能夠變更所述流體的潛熱的熱量控制裝置進(jìn)行控制。
12.如權(quán)利要求11所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述控制步驟包括: 流動(dòng)狀態(tài)檢測步驟，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于所述壓力信息、所述質(zhì)量速度信息和所述干度信息，檢測出所述流體的目前的流動(dòng)狀態(tài)；以及 驅(qū)動(dòng)控制步驟，所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置基于所述目前的流動(dòng)狀態(tài)和所述規(guī)定的流動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)所述壓力控制裝置、所述質(zhì)量速度控制裝置和所述熱量控制裝置中的至少一個(gè)。
13.如權(quán)利要求12所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及干度不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度變化的步驟。
14.如權(quán)利要求12所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化的步驟。
15.如權(quán)利要求13所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力以及質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的干度變化的步驟。
16.如權(quán)利要求12所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力以及干度變化的步驟。
17.如權(quán)利要求13所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力以及干度變化的步驟。
18.如權(quán)利要求14所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力以及干度變化的步驟。
19.如權(quán)利要求15所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的質(zhì)量速度不變化的情況下使所述流體的壓力以及干度變化的步驟。
20.如權(quán)利要求12~1 9中任一項(xiàng)所述的流體狀態(tài)控制方法，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)控制步驟包括由所述流動(dòng)狀態(tài)控制裝置進(jìn)行控制，從而在使所述流體的壓力不變化的情況下使所述流體的質(zhì)量速度以及干度變化的步驟。
【文檔編號(hào)】F22G5/20GK103782097SQ201280044372
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月29日
【發(fā)明者】西野義一 申請(qǐng)人:阿自倍爾株式會(huì)社