Тепловой расходомер

.ю Сюз Советских Социалистических Ресл облик. Кл01 Р 1/6 соединением заявкиударстввингггй комктетвата Маиггстров СССРс делам азабретиинйи сткроб(4 Ь) Дата опубликования описания 02.1 Кириллов А. К. ПА. Обновленский Соколов, С. Е Фомичев и П Авторыаобретении копь Г. Ю Лениградский ордена Трудового Красного Знаменитехнологический институт им. Ленсовета, (71) Заявител 4) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР тносптся к приборостроек тепловым неконтактны обретение в частност л ем выполнениягх диаметров скольку в эт эличн ев теректродам о ерм оотвода рука расходом ерам.Известны тепловые неконтактные расходомеры, в которых преобразователи выполнв ны на основе участка трубопровода, на нарулаюй поверхности которого расположены источник тепловой энергии и термоприемники 11 .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 г,скоростная) дифференциальные термопары. Дополнительная термопара состоит иэ тер мопар различной инерционности, включенных дифференциально и расположенных на одинаковом расстоянии от нагревателя. Различие в инерционности термопар обеспечивается тем, что они выполнены из термоэлектродов различных диаметров 0,2 и 0,5 мм) и,кроме того, спаи термопар из термоэлекдов диаметром 0,5 мм дополнительно тепизолированы. Повышение быстродействияа расходомера достигается суммированиемнала от основной термопары, пропорцнонаного расходу, с сигналом от дополннтельтермопары, пропорциональным первой проводной от расхода2 Д,Однако изготовление термопрпемниковразличной инерционности путпх термоэлсктродов различньпли применения различной теплоизоляцииспаев приводит к увеличению статическойа погрешности расходомера, послучае имеет место ра ая степень т мопар.Кроме того, недостатком известногорасходомера является громоздкость констций термоприемников и сложность монтажтермоприемников большой инерционностинаружной поверхности трубы расходомера1 особенно для расходомеров малых диаме1 ров), а такие сложность расчета и изгот3лениятермоприемников с заранее заданнымии существенно различными показателями тепловой инерции.Цель изобретения - повышение точности,надежности, расширение диапазона измеренияи упрощение конструкции.Поставленная цель достигается тем, чтодополнительные дифференциальные термоприемники выполнены в виде термоприемниководинаковой инерционности, установленныхна расстояниях У и У , от начала источника тепловой энергии по ходу потока,определяемых по формулеО,ОЗЗ Яе Рг й ЕП2/э г 2 21 Л Я, И 2 г .15т РИзвестно, что в тепловых расходомерахпограничного слоя, имеющих малые длиныучастков нагрева, локальный коэффициенттеплообмена о лгежду стенкой трубы идвижущимся потоком уменьшается по мереудаленггя от участка нагрева (по ходу потока) и может быть определен по формулесД 0, цз ( 0- =0,289 ЯеРгдгде д - внутренний диаметр трубы;Ъ - коэффициент теплопроводности измеряемой среды;Х - расстояние от начала участка нагрева (по ходу потока); 30Яе,Р)" - соответственно критерии Рейнольдсаи Прандтля,В свою очередь, показатель термическойинерции термоприемника ( Я ) зависит откоэффищгента теплообменае- . / )гдето - теплоемкость материала термоприем.ника;р - плотность материала термоприемника;Р - плошадь поперечного сечения термориемника;П - периметр поперечного сечения термоцриемника.Подставляя выражение (2) в выражение(1), получают формулу для определения места установки дополнительных термоприемников ( Х ), обладающих различными заданными йоказателями термической инерции(е,),0083 Яе Р Я 8ПИ, Я ,а,гд Г б 5Такиъг образом, если установить идентичные, включенные дифференциально, термоприемники на различных заранее рассчитанных расстояггиях от нагревателя по ходу потока (например, Х и. Х ), то при йзменении 6 р 4расхода можно повысить быстродействие прибора.Использование в предлагаемом расходомере идентичных термоприемников с одинаковой гпгерционностью упростит технологию его изготовления, конструкци)о 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 из" мерения. Эффект повышения быстродействия предлагаемого расходомера может быть заранее рассчитан без проведения дополнительных экспериментальных исследований по определению показателей термической инерции ( 8 ) 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 размешены на различных расстояниях ( Х и Х ) от центра источника тепловой энергии, делителя напряжения Й и регистрирующего прибора 7.Прибор работает.следугощим образом, Измененйе расхода потока, протекающего в патрубке 1, вызывает появление разности ЭДС ьЕг,пропорциональной расходу на измерительной термобатареи 4, которая суммируется с сигналом(Г Е я ) от вспомогас 1 г:тельной дифференциальной термопары 6, 5, пропорциональным первой производной от расхода, Таким образом, на вход регистрирующего прибора 7 поступает сигналА(К)э 3с Йа)Заданные величины воздействиядс и Ь Г попучаютсяйарьированием количества спаев термопар 5 и 6 и делителем напряжения ЯПредлагаемый 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. АндрееваРедактор Т, Иванова Техред Н, Алдрейчук Корректор С. Ямапова Заказ 3672/30 Тираж 907 ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/б филиал ПГ 1 П "Патентф,. г. Ужгород, ул. Проектная, 4 формула и зобретени я Тепловой расходомер, содержащий истовник тепловой энергии, измерительные термэприемники, соединенные с двумя дополнительными дифференциальными термоприемниками, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, надежности, расширения диапазона измерения и упрощения конструкции, дополнйтельные дифференциальные тер моприемники выполнены в виде термоприеь ников одинаковой инерционности, установленных на расстояниях Х и Х от начала источника тепловой энергии по ходу потока, определяемых по формуле 15О ОВЗ Яе РЬ Е Пи, р.ДР Ггде Е - заданные показатели термиФческой инерции дополнительных термоприем ников; 3 - внутренний диаметр трубы раоходомера;Л - коэффициент теплопроводностиизмеряемой среды;Це,Р - соответственно критерии Рейнольдса и Прандтля;С, - теплоемкость материала термоприемника;р - плотность материала терм- приемника;Г П - соответственно площадь и пе 1риметр поперечного сечениятермоприемника.Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе:1, Коротков П. А. и др, Тепловые раоходомеры . Машгиз, 1969.2, Коротков П. А., Лондон Г. Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. Машгиз, 1974, с. 127-128.