Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов

( 19) (11)к 25(32 4.(5 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛДМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИйПИСАНИЕ ИЭОБРЕ ЬСТВУ КАВ"ГОРСКОМ с т(54)(57) УСТРОЙСТ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ ГАЗОВ, содержащее подачи газа с оки ческую оболочку с ней сравнительной 0 ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГОСГОРАНИЯ ГОРЮЧИХблок подготовки илителем, адиабатИустановленными вячейкой с источни"(71) Ленинградский технологическийинститут холодильной промышленнос(56) 1. Иикина В.Д.Олейник Б.Н,Труды метрологических институтовСССР. 1969, вып, 111, с, 62-65.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3553676/18-25,кл. С 01 Ю 25/32 1983 (про отип) ком тепла, измерительной ячейкой, газогорелочнья узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом . системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником тепла, о т лич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения ногрезаости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатическФй оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, сое- Б диненные с изотермическим блоком через тепловой мост, выполненный в виде стержней, причем верхние и нижние пластины попарно связаны между .собой без зазора через преобразователи теплового потока.М 11 б 02Изобретение относится к теплофизическим измерениям свойсФв веществ, в частности теплоты сгорания газообразного топлива, и может быть использовано в теплоэнергетике, в различных отраслях промышленности, исполь" зующих теплоту сгораний газов, а также при научныхисследованиях.Известно устройство для измерения теплоты сгорания горючих газов, со- О держащее адиабатическую оболочку, внутри которой расположена замкнутая измерительная ячейка с газогорелочным узлом, окруженная жидкостной ванной и снабженная патрубками подвода горючего газа и окислителя, при этом жидкостная ванна снабжена датчиками температуры 1.Основным недостатком этого устройства является невозможность осу ществления непрерывного процесса измерения теплоты сгорания газа, Кроме того, сложность, трудоемкость и значительная длительность цикла измерения (порядка 4-6 ч на одно измерение) 25 существенно ограничивают область его применения.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для непрерывного измерения З 0 теплоты сгорания горючих газов, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой установлены сравнительная ячейка с источником тепла, измерительная ячейка с газогорелоч ным узлом, охваченным рекуперативным теплообменником поверхностного типа и датчиками температуры, расположенными в местах входа горючего газа, окислителя и выхода продуктов сгорания, 40 тепловой мост, выполненный в виде оболочки, изотермический блок, выполненный в виде замкнутой камеры и находящийся в контакте с ячейками через тепловой иост, преобразователи теп лового потока, соединенные без зазоров с боковыми поверхностями измерительной и сравнительной ячеек и связанные электрически с входом системы автоматического регулирования тепло вого потока, выход которой соединен с источником тепла. Кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи рабочей смеси к измеритель,ной ячейке 21. 55Основным недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от пространст 94 , гвенной неоднородности температурныхполей ячеек при калибровке и рабочемизмерении обусловленной различиямив природе источников тепла, конструктивными неоднородностями и т.д.Величина такой погрешности может находиться на уровне порядка 4%.Цель изобретения - уменьшениепогрешности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для нецрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов, содержащем блок подготовки и подачи газа с окислителем,адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой систочником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контактес ячейками через тепловой иост, ипреобразователями теплового потока,электрически связанными с входомсистемы автоматического регулированиятеплового потока, выход которой соединенс источником тепла, боковыеповерхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте садиабатической оболочкой, а на ихторцовых поверхностях установленым таллические пластины, соединенныес изотермическим блоком через тепловой иост, выполненный в виде стерж"ней., причем верхние и нижние пластины .попарно связаны между собойбеэ зазора через преобразователитеплового потока. Пред,пагаемое конструктивное исполнение устройства позволяет адиабатизировать боковые поверхности ячеек и обеспечить тем самым независимость процесса измерения от распределения температурного поля по боковым поверхностям ячеек как при калибровке, так и при рабОчем измерении, Возникающие при этом торцовые тепловые потоки от внутренних источников тепла частично отводятся через .тепловой мост на иэотермический блок, а частично через металлические пластины на тепломеры, причем в местах установки тепломеров тепловое поле выравнивается и становится изотермическим. Для компенсации теплоты, вы-, деляющейся в измерительной ячейке, служат два независимых источника тепсла, установленных в сравнительной ячейке, Каждый из них связан через систему автоматического регулирования4 4массивную пластину с толщиной порядка 10-15 мм. Размеры металлическойпластины определяются, исходя изусловий йзотермической поверхностив местах соединения с тепломерами.Размеры и тепловоесопротивлениетепловых мостов определяется расчет- .ным путем, исходя из требуемой величи.ны перегрева ячеек.Измерительная н сравнительнаяячейки конструктивно выполняются ввиде двух одинаковых цилиндрическихкамер из материала с антикоррозийными свойствами с толщиной стенки 0,53 мм. Газогорелочный узел состоит изсистемы дистанционного поджига рабочей смеси и газовой горелки. Электронагреватели выполняются из высокоом"ного жаростойкого материала и располагаются в верхней и нижней частисравнительной ячейки, В качестве системы САРТП можно использовать серийновыпускаемый ВРТ-З,Блок подготовки и подачи газа сокислителем конструктивно и Функцио-,нально аналогичен применяемым в водяных калорнметрах и состоит, какправило, из газового счетчика, регулятора.давления, водяных теплообменников и водяного термостата (не показаны). Адиабатическаяоболочка выполняется из материала с низким значениемтеплоправодности (порядка 0,05 Вт/мК).Работает устройство следующим образом,Исследуемый горючий газ иокисли.тель непрерывно подают в блок 14откуда рабочая смесь с постоянным расходом, давлением, температурой ивлажностью направляется по,патрубку15 в измерительную ячейку. 1, где спомощью газогорелочного узла 17 осуществляется процесс полного сжиганиягаза с выделением теплоты , послечего продукты сгорания охлаядаютсяв ячейке примерно до температурывхода рабочей смеси и, выбрасываютсяв атмосФеру через патрубок 16. 3 116029теплового потока (САРТП) с батареейтепломеров. Такая схема компенсациийозволяет изменить не только суммарную тепловую мощность сравнительнойячейки, но и создать различные распределения тепловых потоков по еевнутренней поверхности, что являетсянеобходимым условием работоспособ"ности устройства,На чертеже представлено предлагаемое устроиство, общий вид,Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов содержит замкнутый жесткий каркас 1 с ребрами 2 воздушного ох" 15лаждения, который соединен с тепловы"деляющими.спаями полупроводниковойтермобатареи 3, теплопоглощающиеспаи которой в свою очередь находятся в хорошем тепловом контакте с 26массивным изотермическим блоком 4.К последнему присоединен тепловоймост в виде стержней 5, связанных сметаллическими пластинами 6, установленными на торцовых поверхностях ризмерительной 7 и сравнительной 8ячеек. Противолежащие металлическиепластины измерительной и сравнительной ячеек соединены попарно междусобой без зазоров через тепломеры 9,электрически связанные с САРТП 10 иСАРТП 11, выход которых электрическисоединен с источником тепла электронагревателями 12 и 13, установленными в сравнительной ячейке 8. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 14 подготовкии подачи газа с окислителем спомощью патрубка 15 подвОда рабочейсмеси, а в верхней части снабженапатрубком 16 отводапродуктов сгорания. Внутри измерительной ячейки расположеь газогорелочный узел 17. Свободное пространство внутри каркасазанято иэотермической оболочкой 18.Термоэлектрические батареи и тепломеры устанавливают так, чтобыобеспечить хороший тепловой контактв местах соединения, В качестве термоэлектрических батарей допускаетсяиспользовать любые из серийно выпускаемых модулей, например, типа"Селен" С 1-16, С 2-7 и т,д. Общее количество тепломеров определяетсяиз допустимой тепловой нагрузки.33 Изотермический блок вЫполнен изматериала с высокой теплопроводностью,например меди, и представляет собой Одновременно с появлением тепловых потоков между ячейками на входы САРТП 10 и. 11 поступают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим тепловым потокам, пронизывающим тепломеры, после чего САРТП включают в работу электрические нагреватели 12 и 13 и регулируют их работу таким образом, чтобы электрический сигнал с тепломеров практичес