Тепловой расходомер
Союз Советских
Социалистических
Реслублик (??) 577407
К ЫУОРСКОМУ СВИДИТЙЛЬЫ ВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено07.07.76 (2?) 2382590/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.10.77.61оллетень № 39 (4Ь) Дата опубликования описания 02.11.77 (б?) М. Кл.
Cz 0l P 1/68
Госудврстввннмй комнтет
Соватв Министров СССР оо делам нзаоротоннй и отнропнй (я) уд?(681.121. .83 (08ЯЯ) (72) Авторы изобретении
Г. А. Соколов, С. Е. Кириллов, А. К. Прокопьев, Ю. C. Фомичев и П. А. Обновленский
Ленштрадский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета, (7?) Заявитель (5d) 1БПЛОВОИ РАСХОДОМЕР
Изобретение относится к приборостроению, в частности к тепловым неконтактным расходомерам.
Известны тепловые неконтактные расходомеры, в которых преобразователи выполнв ны на основе участка трубопровода, на нарулаюй поверхности которого расположены источник тепловой энергии и термоприем. ники jl).
Эти расходомеры имеют низкое быстродействие, обусловленное инерционностью процессов нестационарной теплопроводности и конвективн ого теппообмена между стенкой трубы и потоком.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является расходомер в котором для повышения быстродействия применены основная и дополнительная {скоростная) дифференциальные термопары.
Дополнительная термопара состоит иэ тер мопар различной инерционности, включенных дифференциально и расположенных на одинаKoBDM расстоянии от нагревателя. Различие в инерционности термопар обеспечивается тем, что они выполнены из термоэлектродов
Я различных диаметров (0,2 и 0,5 мм) и, кроме того, спаи термопар из термоэлектподов диаметром 0,5 мм дополнительно теплоизолированы. Повышение быстродействия
> расходомера достигается суммированием cnvнала от основной термопары, пропорцнональ ного расходу-, с сигналом от дополнительной термопары, пропорциональным первой производной от расхода $2).
Однако изготовление термопрпемников различной инерционности II) òeì выполнения пх термоэлсктродов различных диаметров плп применения различной теплоизоляции спаев приводит к увеличению статической
?а погрешности расходомера, поскольку в этом случае имеет место различная степень теплоотвода по термоэлектродам от спаев термопар.
Кроме того, недостатком известного
QQ расходомера является громоздкость конструкций термоприемников и сложнбсть монтажа термоприемников большой инерционности на наружной поверхности трубы расходомера (особенно для расходомеров малых диамет р ров), а такие сложность расчета и изгот " 577407
3 ления термоприемников с заранее заданными и существенно различными показателями тепловой инерции.
Цель изобретения — повышение точности, надежности, расширение диапазона измерения и упрощение конструкции.
Поставленная цель достигается тем, что дополнительные дифференциальные термоприемники выполнены в виде термоприемников одинаковой инерционности, установленных на расстояниях У и У, от начала источника тепловой энергии по ходу потока, определяемых по формуле
0,083 Че Рг ° R Я„Ц
2/3 2 2 2
f2 g2, 2р2 . г 15 т Р
Известно, что в тепловых расходомерах пограничного слоя, имеющих малые длины участков нагрева, локальный коэффициент теплообмена о л4ежду стенкой трубы и движущимся потоком уменьшается по мере удаленггя от участка нагрева (по ходу потока) и может быть определен по формуле Д 05 А/3/d 0 — =O,289 Re Pv л x где д - внутренний диаметр трубы;
А — коэффициент теплопроводности измеряемой среды;
X - -расстояние от начала участка нагрева (по ходу потока); 30
Яв,Рг - соответственно критерии Рейнольдса и Прандтля.
В свою очередь, показатель термической инерции термоприемника (Я } зависит от коэффищгента теплообмена (2) гдето - теплоемкость материала термоприем= ника; р - плотность материала термоприем- 40 ника;
- плошадь поперечного сечения термонриемника;
П - периметр поперечного сечения термоприемника.
Подставляя выражение (2} в выражение (1), получают формулу для определения места установки дополнительных термоприемников (X ), обладавших различными заданными йоказателями термической инерции (е, „), g>gag, д / а2 2
2, „2 „,аг и 3" 55
Такиъг образом, если установить идентичные, включенные дифференциально, термоприемники на различных заранее рассчитанных расстояггиях от нагревателя по ходу потока (например, Х и. Х2 ), то при йзменении 6й
4 расхода можно повысить быстродействие прибора.
Использование в предлагаемом расходомере идентичных термоприемников с одинаковой гпгерционностью упростит технологию его изготовления, конструкцию, повысит надежность и расширит диапазон измерения.
Кроме того, применение термоэлектродов одного диаметра позволит уменьшить погрешность измерения от различной степени тепл отвода от спаев термопар по термоэлектродам и, следовательно, повысить точность измерения. Эффект повышения быстродействия предлагаемого расходомера может быть заранее рассчитан без проведения дополнител ных экспериментальных исследований по определению показателей термической инерции (Г ) термоприемников, что особенно важно при градуировке прибора в рабочих условиях.
На чертеже приведена конструкция расходомера.
Расходомер состоит из металлического патрубка 1 с фланцами 2, источника тепл вой энергии 3, дифференциальной измерительной термобатареи 4, вспомогательной (скоростной) дифференциальной термобатареи, состоящей из идентичных термопар одинаковой инерционности, спаи 5 и 6 которой раэмешены на различных расстояниях (Х и Х2 } от центра источника тепловой энергии, делителя напряжения R и регистрируюшего прибора 7.
Прибор работает.следугошим образом.
Измененйе расхода потока, цротекающего в патрубке 1, вызывает появление разности ЭДС ь Ег ., пропорциональной расходу на измерительной термобатареи 4, которая суммируется с сигналом (2)от вспомогаd2 тельной дифференциальной термопары 6, 5, пропорциональным первой производной от расхода. Таким образом, на вход регистрируюшего прибора 7 поступает сигнал А(>К )
3 Д с (г1 2)
Заданные величины воздействия
3 с и попучаются Ьарьированием количест4 ва спаев термопар 5 и 6 и делителем напряжения Я
Предлагаемый расходомер может применяться для измерения расходов быстропеременных потоков, более прост по конструкции, надежен в эксплуатации и обладает повышенной точностью, более широким диапазоном измерения и возможностью строгого расчета аффекта повышения быстродействия.
577407
Составитель Н. Андреева
Редактор Т. Иванова Техред Н, Аллрейчук Корректор С. Ямапова
Заказ 3672/30 Тираж 907 Подписное
ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент»,. r. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула и зобретени я
Тепловой расходомер, содержащий истоъник тепловой энергии, измерительные термэприемники, соединенные с двумя дополнител 5 ными дифференциальными термоприемниками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности, расширения диапазона измерения и упрощения конструкции, дополнйтельные дифференциальные тер- щ моприемники выполнены в виде термоприеь ников одинаковой инерционности, установленных на расстояниях X u X от начала источника тепловой энергии по ходу потока, определяемых по формуле l5
О ОВЗ. Яе. Р,," а . е, ï и .р .
P б где Е - заданные показатели термиfa ческой инерции дополнительных термоприем- 20 ников
3 - внутренний диаметр трубы раоходомера;
Л вЂ” коэффициент теплопроводности измеряемой среды;
Це,Pt - соответственно критерии Рейнольдса и Прандтля;
С, — теплоемкость материала термоприемника; р - плотность материала терм приемника;
T П - соответственно площадь и пе1 риметр поперечного сечения термоприемника.
Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:
1. Коротков П. А. и др. Тепловые раоходомеры . Машгиз, 1968.
2. Коротков П. А., Лондон Г. E. Динамические контактные измерения тепловых величин. Машгиз, .1974, с. 127-128.
