Устройство для измерения расхода среды

и 11 512376 ОПКСАЙИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное к авт. свид-ву Заявлено 02.08,74 121) 2049597/18-1 с присоединением заявки ЛЪ 51) М. Кл.з б 01 Г 1 Государственный комитет) Приоритет Совета Минмстров ССС по делам изобретений(72) Авторы изобретеш В. Б. Зткин и М. Я, Мотро 1) Заявит сесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знаменитеплотехнический научно-исследовательский институтим. ф. Э. Дзержинского ЕДЫ РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХО оперед ровода.овод участок тепвыполняют, наприентированнои вдоль 10 Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения расходов жидкостей и газов и может найти применение в химической, энергетической, газовой и других отраслях промышленности.Известны устройства для измерения расхода жидкостей и газов, содержащее измерительный участок трубопровода, два термоприемника и источник тепла, размещенный вне трубопровода.Такие устройства имеют низкую чувствительность вследствие рассеяния тепла по стенкам трубопровода, невысокую точность измерения из-за зависимости ее от турбулентности измеряемого пруока, его предыстории, диаметра, шероховатости стенок трубопровода и др. Чрезвычайно высокая инерционность не дает возможности .спользовать устройства в схемах автоматического регулирования.Цель изобретения - повышение чувствительности, точности, надежности, уменьшение инерционности и расширение области применения.Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено теплопередающим элементом, один конец которого с источником тепла расположен вне трубопровода и теплоизолирован от окружающей, среды и измерительного участка, а его второй конец с термоприемником погружен в трубопровод. Теплоприемник размещают на теплающем элементе вне трубопПогруженный в трубопрлопередающего элементамер, в виде пластинки, ориосп трубопровода.На фиг. 1 показана схема предлагаемогоустройства с термоприемником, размещеннымна теплопередающем элементе, выполненномв диде пластинки и расположенном внутритрубопровода; .на фиг. 2 - схема устройствас термоприемнпком, размещенным нг теплопередающем элементе вне трубопровода. Устройство (фиг. 1) содержит измерительный участок 1 трубопровода, вне которого размещен источник тепла 2, термопрпемники 3 и 4. теплопередающий элемент 5, один конец 6 которого расположен вне трубопровода, а другой конец 7, выполненный в виде пластинки илп набора пластинок, припаянных к нагреваемому концу б, погружен в труоопровод. Источник тепла и конец 6 теплоизолированы от измеряемого потока и окружающей среды изоляцией 8, а измерительный участок трубопровода - изоляцией 9.Измерительный у часток 1 прикреплен к остальной части труоопровода с помощью фланцев 10 или иным способом. Выходной сигнал регистрируется индикатором 11.55 60 65 3Для упрощения консгрукции в ряде случаев термоприемникразмещают на теплопередающем элементе 5 вне трубопровода со стороны нагрсвателя или с противоположной стороны трубопровода (фиг. 2). Чтобы обеспечить одинаковую инерционность тсрмоприем:;иков 3 и 4 в некоторых случаях термоприемник 3 размещают на пластинке 12, выполненной из того же материала и имеющей те же размеры, что и участок теплопередающего элемента 5,При необходимости измерения расхода в определенной зоне сечения измерительного участка 1, например, по оси трубопровода, участок пластины 7 частично теплоизолируют от потока пластинками 13.Это целесоооразно, в частности, в тех случаях, когда недопустимо вводить в трубопровод тело (теплопередающий элемент), температура которого значительно превышает температуру потока. В качестве термоприемников 3 и 4 можно использовать термогребенки.При работе устройства основная доля теплового потока от теплоизолированного источника тепла 2 передается участку 7 теплопередающего элемента 5 и далее измеряемому потоку. Принцип работы устройства основан на законах конвективного теплообмена между потоком и указанным выше участком тепло- передающего элемента 5. При этом существует однозначная связь удельного расхода потока и измеряемого температурного напора между охлаждаемым участком 7 и потоком при постоянной мощности источника тепла 2.Наиболее простым и надежным в работе является пластинчатый участок 7 теплопередающего элемента 5. Ориентирование пластинки вдоль оси трубопровода (вдоль потока) обеспечивает безотрывное ее обтекание. Теплообмен между пластинкой и потоком завершается в пределах пограничного слоя, образование которого обусловлено их взаимодействием. Степень турбулентности набегающего потока влияет лишь в,определенных пределах на критическое число Рейнольдса, при котором течение в пограничном слое переходит из ламинарного в турбулентное, но не влияет на коэффициенты теплообмена в ламипарной и турбулентной областях. Следовательно, показания измерителя не зависят от турбулентности и измеряемого потока, его предыстории, диаметра трубопровода, шероховатости его стенок и ряда других факторов. Таким образом, отпадает необходимость градуировки измерителя на месте его установки и существенно повышается точность, стабильность и надежность измерения.Предлагаемый измеритель расхода имеет более высокие чувствительность и экономичность, поскольку о;новная доля теплового потока источника 2 передается через участок 7 теплопередающего элемента 5 измеряемому потоку, Бесполезное растекание тепла по стенкам измерительного участка 1 труоопровода сведено к минимуму, так как источник 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4тепла 2 л участок 6 элемента 5 теплоизолировалы от труоопровода и внешней среды. Высокие чувствительность и точность измерения обеспечиваются также значительной охлаждаемой потоком поверхно тью плоского участка 7 элемента 5, цто увеличивает долю полезно расходуемого тепла по сравнению с потерями в окружающее пространство.Вместо измерения разности температур участка 7 и потока, возможно также в качестве величины, характеризующей расход потока, использовать плотность тока или напряжение питания источника тепла 2, изменяя эти параметры для поддержания по тоянства указанной разности температур. Такакя схема желательна при измерении знацительных расходов потока и позволяет существенно повысить чувствительность лзмерителя з этом диапазоне расходов,В том случае, когда масса нагреваемсго участка 6 теплопсредающего элемента 5 много больше массы схлаждаемого участка 7, на участке 6 можно установить дополнительный термоприемник и по разности между его показаниями и температурой потока контролировать и поддерживать постоянной веллчину теплового потока от источника тепла 2 к участку 7, В итоге удается повысить точность измерения, так как исключается влияние а измеряемый снгн .л .отерь тепла и окружающее простр,:нство при достаточной изоляции источника 2.В отличие от известных тепловых расходомеров с косвенным нодогрезом п 1)едлагасмое устройство имеет малую инерционность. Известно, что инерционность тепловых расходомеров определяет;я,соотношением их массы и охлаждаемой потоком поверхности, В предлагаемом устройстве это,соотношение можно выполнить очень малым путем уменьшения толщины охлаждаемого участка 7, следовательно устройство можно использовать в системах автоматического регулирования расхода. Малые толщины участка 7, погруженного в измеряемый поток, обеспечивает незначительность потерь напора, вносимых измерителем в трубопроводы.Предлагаемое устройство позволяет измерять расходы потоковпротекающих в трубопроводах под высоким Явлением, в том числе агрессивных, токсичных, вязких и других, тем самым расшлряется область применения у стройств Формула изобретения 1. Устройство дня измерения расхода среды, содержащее измерительный участок трубопровода, истоцник тепла, размещенный вне трубопровода и два термопрлемника, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствлтельности, точности и надежности измерения, уменьшенля инерционности и расширения области применения, оно снабженотеплопередающим элементом, один конец коОрого с 11 сточнико.,1 тепла 13 аспо".01 кен Н 1 е трубопровода и теплоизолирован от окружаГощей,среды и измерительного участка, а его второй кос; с термоприемником погруяен в трубопровод2. Устройст.:о по п. 1, отлича 1 ощееся тем, что Гсрмоприюнгк размещен на тепло съ. Па гоп; э,1 с.,енте вне трубопровода.3. Устройство пони.1 и 2, отличающеесяем, что погруженныЙ В труоопровод участок 5 тснлопередающего элемента выполнен, например, в виде пластинки, ориентированной вдоль осп трубочровода.