Тепловой расходомер

(51)з 6 01 Р 1/6 ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(71) Днепропетровский государственный университет им,300-летия воссоединения Украины с Россией(56) Коротков П.А. и др. Тепловые расходомеры. ЛМашиностроение, 1969, с.56-57,Игумнов Н.И. Бесконтактный расходомер жидкости и пульпы термометрического типа, - Сб,Автоматический контроль и методы электрических измерений,томйРИО СО АН СССР, Новосибирск,3964, с. 102-108. (54).ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР(57) Изобретение относится к расходометрии и позволяет повысить точность измере О 1682798 А ния расхода тепловыми расходомерами, Тепловая мощность, постоянно выделяемая источником 5 тепловой энергии, проходит через корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости. При этом в стенке трубыи в прилегающих участках создается зона прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена между стенкой трубы 1 и жидкостью. На свободных концах 7 термопары образуется термо-ЭДС, пропорциональная величине расхода, которая усиливается усилителем 9. Корректирующий делитель напряжения, включенный на выходе усилителя 9, обеспечивает независимость результата измерения от температуры протекающей жидкости. 1 3;п,ф-лы, 1 ил.5 10 15 20 25 30 40 45 5 10 15 Изобретение относится к приборостроению, в частности к тепловым расходомерам.Цель изобретения - повышение точности измерения,На чертеже приведена схема теплового расходомера,Тепловой расходомер состоит из отрезка трубопровода 1, изготовленного из теплопроводящего материала (например, сзли), корпусов нагревателя 2 и компенсатра 3, изготовленных из теплопроводящег материала (например, меди) и и исоединенных к наружной стороне труб (например, пайкой), в корпусе нагревател 2 устанавливаются и закрепляются теплопроводящим и электроизолирующим материалом 4 (например, теплостойким теплопроводящим клеем) источник 5 тепловой энергии и измерительный спай 6 термопары, в корпусе компенсатора 3 таким же образом устанавливаются и закрепляются материалом 4 свободные концы 7 термопар и полупроводниковый терморезистор 8, с ободные концы 7 термопары злектричес и соединяются с входом усилителя 9, к входу которого подключен корректирующий делитель напряжения, состоящий из пЬследовательно соединенных первого переменного резистора 10, полупроводникового терморезистора 8 и второго переменного резистора 11.Для упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена от температуры жидкости в корректирующий делитель напряжения параллельно полупроводниковому терморезистору 8 дополнительно подключают третий переменный р зистор 12,Корпус компенсатора 3 устанавливаетс, на стенке трубы вне зоны прогрева стен- кИ 13, образующейся около корпуса нагревателя 2. Снаружи труба 1, включая зОну прогрева стенки 13, вместе с корпусами нагревателя, компенсатора и размещенными в них элементами покрывается сплошным слоем 14 теплоизоляции (например, пенопластом) и закрывается защитным кожухом 15,Тепловой расходомер работает следующим образом.Источник 5 тепловой энергии непрерывно выделяет постоянную тепловую мощность, основная ее часть проходит черэз корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости, При этом в стенке трубы под корпусом 2 и в прилегающих участках создается зона 13 прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена а между стенкой трубы 1 и жидкостью. Усредненная температура корпуса нагревателя н, температуры корпуса компенсатора тк, измерительного спал 1 п, свободных концов иск и жидкости 1 Ж связань между собой соотношениемтн = 1 п = тж + Л 1 н; (1)1 к = 1 ск = тж; (2)Ь 1= тн - 1 ж = сп - 1 ж (3), где Л 1 н,С - разность между усредненной температурой корпуса нагревателя и температурой жидкости, равная разности температур измерительного спая и свободных концов термопары.При постоянной мощности источника тепловой энергии и при известном сечении трубы величина йн сильно зависит от величины расхода ц и слабо зависит от температуры жидкости Ь,На свободных концах 7 термопэры образуется термо-ЗДС, пропорциональная йя, эта термо-ЗДС поступает нэ вход усилителя 9 и усиливается, выходное напряжение Оу усилителя, аналогично, сильно зависит от величины расхода 9 и слабо зависит от температуры жидкости Ь,Корректирующий дели ель напряжения, состоящий из резисторов Р, Й 2 и полупроводникового терморезисторэ й, обеспечивает коэффициент передачи напряжения Кк с выхода усилителя нэ выход рэсходомера Ор по уравнению К,- - ОЕ- - ОВ 1+В,+К,ввтгде Я 1,й 2 - сопротивление, Ом; А,ОМ,В,К - известные параметры терморезисторэ й,Т = 273+ ь,К - температура терморезистора.Из (4) и (5) видно, что коэффициент передачи напряжения Кявляется нелинейной функцией температуры жидкости 1 Ж и при известных значениях параметров А, В терморезистора вид зависимости Кк (ь) меняется при различных комбинациях величин й, 82.Поскольку для каждого конструктивного варианта расходомера,предназначенного для измерения заданной жидкости (например, воды) в заданном интервале значений расходов амин -цм, и в заданномнтервале рабочих температур тжмин - тжмакс кривые Оз(цзтж) известны (они определяются экспериментальным путем), то можно для такого расходомера, при известных значениях параметров А и В терморезистора подобрать значения величин Я 1 и Р 2 при(7) 50 Составитель В.Ярыч Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко Редактор В,Данко Заказ 3403 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 которых Кк(тж) принимает такие значения, чтоОр = Оу(цэ 1 ж) Кк(тж)Ор(Ч), (6) 20 т,е. выходное напряжение расходомера Ор становится только функцией расхода о и не зависит от температуры жидкости 1 ж (влияние Ь, не выходит за пределы допуска, например не превышает 1 , от цмэкс). 25С целью упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена а от температуры Ь в корректирующий делитель напряжения дополнительно подклю чают третий переменный резистор Вз, в этом случае коэффициент передачи напряжения Кк определяется уравнением Таким образом, подключение на выход 40 усилителя корректирующегс делителя напряжения позволяет для каждого конструктивного варианта расходомера подобрать такой коэффициент передачи К при котором выполняется условие (6) и выходной 45 сигнал расходомера - напряжение на втором резисторе делителя - становится только функцией расхода и не зависит ст температуры жидкости тж,Формула изобретения 1. Тепловой расходомер, содержащий изготовленный из теплопроводящего материала отрезок трубопровода с установленными на его наружной стороне корпусами нагревателя и компенсатора, выполненными из теплопроводящего материала, источник тепловой энергии, установленный в корпусе нагревателя, термопару, измерительный спай которой установлен в корпусе нагревателя между источником тепловой энергии и стенкой трубопровода, а ее свободные концы закреплены в корпусе компенсатора и подключены к входу усилителя, причем корпуса нагревателя и компенсатора покрыты слоем теплоизоляции и закрыты защитным кожухом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен подключенный к выходу усилителя корректирующий делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных первого переменного резистора, полупроводникового терморезистора и второго переменного резистора, при этом полупроводниковый терморезистор установлен в корпусе компенсатора и закреплен в нем теплопроводящим электроизолирующим материалом.2. Расходомер по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения настройки расходомера, параллельно полупроводниковому терморезистору подключен третий переменный резистор,