Измеритель теплопроводности и составапотока газовой смеси

 

О П И С А Н И Е 851242

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22}Заявлено 30.06. 78 (21) 2635846/18-25 (5 l ) lVL. Кл.

G 01 и 27/18 с присоединением заявки М

- (23) Приоритет

Воудзротаонвй коантот

CCCP ао долаи нзойрвтеннй и открытий

Опубликовано 30. 07. 81. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 30 ° 07. 81 (53)YAK 543.274 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р, Â. Видова, Г.Л. Розинов, С. В. Скрупский и И,Я,Штраль (7I) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ И СОСТАВА

ПОТОКА ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Изобретение относится к измерению теплопроводности газов и газовых смесей и может быть использова-. но для измерения теплопроводности и состава потока газовых смесей с быстро изменяющимися значениями

5 состава, теплопроводности и скорости потока в экспериментальных работах по исследованию химических процессов и реакторов, а также в промышленных реакторах и .трубопроводах для полу. чения информации о локальных характеристиках газовых потоков.

Известны анализаторы состава газов по теппопроводности, содержащие терморезистор, омическое сопротивление которого изменяется оч темпера» туры в связи с изменением теплопроводности анализируемого газа 11.

Измерение теплопроводности и состава газов реализуется в известных анапизаторах только при небольших колебаниях расхода (не более 10-15X),, Как правило, известные газоанализато-. ры по теплопроводности оснащаются специальными средствами, обеспечивающими постоянство или снижающими колебания проходящего через них газа. В связи с этим они не могут быть использованы для измерения теплопроводности и состава непосредственно в потоке газа, скорость которого может изменяться от О до 5 м/с, а частота пульсации концентраций составляющих компонентов составляет 20-50 Гц.

Известен анализатор состава газа с использованием измерительных схем с автоматическим регулятором напряжения, поддерживающим. температуру терморезистора постоянной, который позволяет проводить измерение быстро изменяющихся концентраций 21.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель теплопроводности и состава потока газовой смеси, содержащий нагреватель с термонезависимим омическим сопротивлением, )242

Р=

1 (U,iç„-R, 2R,1

3 85 терморезистор, включенный в измерительный мост с пассивной ветвью, и регулятор напряжения, вход которого подключен к измерительной диагонали моста. Предварительный подогрев газа перед измерением теплопроводности снижает расходную зависимость и уменьшает погрешность от изменения расхода при измерении теплопроводности 31.

Однако в указанном устройстве нагреватель и терморезистор включены последовательно в одно плечо измерительного моста, вследствие чего чег рез них всегда идет одинаковый ток.

Это не позволяет изменять величину тока через нагреватель в широком диапазоне независимо от тока через терморезистор. В результате диапазон расходов, и теплопроводностей

1 в котором может быть достигнуто уменьшение расходной зависимости, остается . достаточно узким.

Цель изобретения — сохранение точности измерений при изменении расхода газа.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе теплопроводности и состава потока газовой смеси,содержащем нагреватель с термонезависимым омичесним сопротивлением» терморезистор, включенный в измерительный мост с пассивной ветвью, и регулятор напряжения, вход которого подключен к измерительной диагонали моста, нагреватель подключен к выходу регуля тора последовательно с измерительным мостом, а каждое из сопротивлений R пассивной ветви моста выбрано иэ соотношения где R> сопротивление терморезистора; сопротивление нагревателя;

"po напряжение на выходе регулятора напряжения, соответствующее нудевой концентрации анализируемого компонента;

- ток через нагреватель, при которои он нагревает газ до температуры терморезистора.

На чертеже представлена схема измерителя теплопроводности и состава потока газовой смеси.

Вход автоматического регулятора

1 напряжения подключен к измерительной диагонали измерительного моста, состоящего из терморезистора 2,постоянного резистора 3, а также постоянных и одинаковых резисторов 4 и 5 пассивной ветви моста, Harpeватель 6 с термонезависимым омическим сопротивлением подключен к

10 выходу регулятора ) напряжения последовательно с измерительным мостом.

Выход регулятора I напряжения является выходом устройства.

Устройство работает следующим об15 Разом.

Исследуемый гаэ проходит последовательно через независимый от температуры. нагреватель 6 и терморезистор

2. Нагреватель 6 подогревает газ

20 перед терморезистором 2, что уменьшает погрешность от изменения расхода. Кроме того, в предлагаемом устройстве мощность, рассеиваемая на нагревателе 6, автоматически уве25 личивается при увеличении расхода и дополнительно уменьшается погрешность от изменения расхода. Это происходит потому, что при увеличении расхода термореэистор 2 остывает, регулятор напряжения автоматически увеличивает напряжение на выходе,чтобы вернуть температуру терморезистора 2 к исходному состоянию, увеличивая тем самым мощность рассеяния

55 на нагревателе 6. Расширение диапазона расходов и теплопроводностей, в котором допустимо уменьшение погрешности от изменения расхода, происходит эа счет того, что в предлагаемом

4g устройстве можно задавать ток через нагреватель 6 независимо от тока через терморезистор 2 так, чтобы газ на нагревателе 6 нагревался до температуры терморезистора 2, точ45 нее до средней температуры газа около терморезистора 2. Получение этого значения тока через нагреватель 6 осуществляют выбором сопротивлений каждого иэ резисторов 4 и 5 в соот5р ветствии с соотношением.

Р=

2

u îI „н Zò, 55

Предлагаемое устройство такии

» образом, позволяет проводить измерение теппопроводности и состава потоков газовых смесей в широком циапаэоне расходов и теплопроводнос8512!

Формула изобретения

3btxad

isa гва ВНИИПИ Заказ 6342/61 Тираж 907 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 тей. Это позволяет устанавливать газовую часть устройства (включая терморезистор и нагреватель) непосредственно в поток исследуемого газа при изучении и.моделировании вимических реакторов с быстроменяющимися полями скоростей и концентраций, а также в трубопроводы и реакторы для контроля технологических процессов.

Измеритель теплопроводности и состава потока газовой смеси, содержа- 1S щий нагреватель с термонезавнсимым омическим сопротивлением, терморезистор, включенный в измерительный мост с пассивной ветвью, и регулятор напряжения, вход которого под- 20 ключен к измерительной диагонали моста, отличающийся тем, что, с целью сохранения точности измерений при изменении расхода газа, нагреватель подключен к выходу pery- 25 лйтора последовательно с измеритель42 Ь

% ным мостом, а каждое из сопротивлений к пассивной ветви моста выбрано из соотношения

1 1 и„Р„- „ш где R — сопротивление терморезистот ра;

R — сопротивление нагревателя;

U - нряжее на sancope регулятора напряжения, соответствующее нулевой концем» рации анализируемого ком;понента;

1, — ток через нагреватель, при котором он нагревает vas до температуры терморезистора.

Источники инФормации, принятые Во внимание при экспертизе

I. Павленко В.А. Газоанапизаторы.

М., "Наука", 1965, с.35-51.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 243253, кл. -6 01 N 27/16, 1968.

3. Патент ФРГ 11 1!04222, 4