Калориметрический зонд

мые перепадами температур, становятся явно эависищюи от концентрации жидкой фазы в потоке, что ограничивает верхний предел (10-12 Ъ) диапазона измеряемых концентраций жидкой Фазы, а также ухудшает работу прибора в нестационарных условиях, Уменьшение тепловых потерь путем увеличения толщины теплоизоляции недопус" тимо, так как при этом повышается инерционность прибора, обусловленная теплоемкостью корпуса калориметра.Цель изобретения - повышение точности измерений в нестационарных условиях.Поставленная цель достигается за счет того,что в калориметрическом зонде, содержащем основной тепло- изолированный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, параллельно основному каналу уста" новлен снабженный на входе сепарационным насадком дополнительный измерительный канал с электронагревателем и термадатчиком, а выходы измерительных каналов объединены в смесительный канал, в котором также 25 установлен термодатчик.На чертеже представлен предлагаемый калориметрический зонд.Зонд содержит двухканальный У образный корпус 1 с испарительным (ос- ЗО новным) 2 и перегревательным (дополнительным) 3 измерительными каналами и выходным смесительным каналом 4, изготовленным, например, из кварцевого стекла с асбестовой теплоиэоляцией, и являющийся объединением каналов 2 и 3, Внутри испарительного 2 и перегревательного 3 каналов, которые выполнены параллельными, размещены нагреватели 5, например электрические, в виде бескаркасной спирали. На входе в испарительный канал 2 установлен конический приемный насадок б парожидкостной "меси, на входе в перегревательный канал 3 сепарационный насадок 7 инерцион" 45 ного типа. Внутри каждого из каналов непосредственно за нагревателями 5,а также в смесительном канале 4, ус-, . тановлены сглаживающие сетки 8 длявыравнивания параметров проходящей 59 через каналы смеси по сечениям каналов непосредственно эа сетками 8 внутри каждого канала размещены термодатчики-измерители термопары 9,10 и 11.Необходимыми условиями работы прибора являются непрерывное прохождение отбираемой части исследуемого потока через каналы прибора, измерение температуры исследуемого потока, а также ориентация приемного насадка парожидкостной смеси 6 согласно потоку. 60 Последнее условие следует иэ того, что для достижения одинаковой концентрации жидкой фазы в основном потоке и основном измерительном канале прибора более тяжелая, а, следовательно, 65 и более инерционная жидкая Фаза потока должна попадать в испарительный канал прибора 2 по возможности не оседая на стенках приемного насадка б.Зонд работает следующим образом.Прибор .устанавливают в потоке в соответствии с приведенными выше условиями, отбираемая из потока эа счет разности давлений на входе и выходе проба смеси разделяется на две части. Одна из них пропускается через испарительный канал 2. На нагревателе 5 указанного канала 2 происходит испарение жидкой Фазы пробы и перегрев полученного газа, измеряемый термопарой 9. Температура й 9,должна превышать температуру исследуемого потока с на 5-30 . Нижний предел ,5) указанного диапазона определяется необходимостью полного испарения жидкой фазы, верхний - (30 ) устанавливается с целью предотвращения чрезмерного перегрева части пробы в перегревательном канале 3 при больших концентрациях жидкой фазы. Полученный после нагрева газ проходит через сетку 8, где происходит его перемешивание и выранивание температуры по сечению канала. Вторая часть пробы проходит через сепарационный насадок 7, полученный после сепарации жидкости газ поступает в перегревательный канал 3, где происходит его нагрев, измеряемый термопарой 10, температура е О на любом режиме работы должна превышать температуру. газа на выходе,из испарительногооканала й 9 в пределах 10-15 , что необходимо для более точного определения соотношения расходов через каналы прибора. При прохождении перегретого газа через сетку 8, установленную в смесительном канале 4, обе части пробы перемешиваются, а установившаяся температура пробы 1 регистрируется измерительной термопарой 11. Перемешивание обеих частей пробы и определение температуры смешения необходимо для определения соотношения расходов через испарительный иперегревательный каналы прибора,Расходная массовая концентрация У жидкой Фазы в потоке, являющаяся ,выходным параметром и объектом непрямого измерения, рассчитывается на основании уравнения теплового баланса калориметра по следующей формуле:(о и) ( - )Г/Ср +й р - СдИй иНи о -1й и И - мощности электронагревателей соответственнов испарительном 2 иперегреватечьном 3 кайоналах величина -1йл.ф 9 о и 11 В приведенной Формуле с, с 9, с в и с - измеряемые величины, величины г, Ср и с - теплофизические па раметры среды, справочные данные. Тарировочный коэфФициент 1 (сс о, с ) учитывающий соотношение тепловых потерь через теплоизо О ляцию каналов калориметра и зависящий только от разностей температур внутри каналов прибора и омывающего его потока, определяется путем таРировки калориметра в однофазной 25 среде, например газовой (при Ур = О).Благодаря тому, что в предлагаемом приборе нагрев отбираемой пробы происходит в двух параллельных каналах (ступенях нагрева), температуры частей пробы в испарительном 2 и Зф перегревательном 3 каналах отличаются незначительно, Наличие двух независимых входов для отбираемой пробы ведет к тому, что при изменении концентрации жидкой фазы в исследуе мом потоке изменяется составляющая гидравлического сопротивления испарительного канала 2, обусловленная испарением жидкости, в то время как гидравлическое сопротивление пере О гревательного канала 3 остается неизменным. Это вызывает изменение соотношения расходов частей пробы через испарительный и перегревательный канал, что стабилизирует разность температур частей пробы с о -с на 4 выходе из перегревательного 3 и испарительного 2 каналов. Укаэанные Факторы ведут к выравниванию и стабилизации тепловых потерь через теплоизоляцию корпуса и получению мало изменяющихся коэффициентов потерь в системе уравнений теплового баланса, учитываемых коэффициентомчто позволяет производить тариФормула изобретения Калориметрический зонд, содержащий основной теплоизолированный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в нестационарных условиях, параллельно основномуканалу установлен снабженный на входе сепарационным насадком дополнительный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, а выходы измерительных каналов объединены в смесительный канал,в которомтакже установлен термодатчик.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кириллов И.И., Циглер Х.Х.,Фадеев И. П. Применение электрокалоРиметрического метода измерениявлажности в потоке влажного пара.Труды ЦКТИ, вып. 65, 1966, с.7-10.2, Кириллов И.И. и др. Электрокалориметрический метод определениявесовой степени влажности водяногопара. Труды ЦКТИ, вып. 65, 1966,с.11-16 (прототип). тарировочный коэффициент калориметра;температура исследуемого потока;температуры, измеряемые термопарами соответственно 9, 10 и 11; удельная теплота парообразования жидкости; теплоемкость газовой Фазы;температура кипения жидкой фазы.) ровку прибора в однофазной газовой среде. Стабилизация разности температур с 1 О -се в пределах 10-15 иФ выравнивание тепловых потерь через стенки испарительного 2 и перегренательного 3 каналов позволяют уменьшить толщину теплоизоляции корпуса 1, что ведет к снижению инерционности калориметра, которая позволяет путем перемещения приемного насадка 6 по сечению исследуемого потока, например перемещением или поворотом прибора, производить измерение распределения концентрации жидкой фазы.Предлагаемый прибор отличается малой инерционностью и позволяет путем измерения небольшого числа параметров (темпеРатур с сд со и с, ) рассчитывать массовую концентрацию жидкой Фазы в потоке с погрешностью, не превышающей 0,5 Ъ (погрешность 0,5 получена при испытании калориметра в дисперсном гаэожидкостном потоке азота в диапазоне температур от (+50 С) до (-200 С) и весовой концентрации жидкого азо- та 0-40).808924 Ювэвг оставитель ехред М.Ло ексеевКорре ор М. Вигул ПП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Фил едактор К Лембаказ 401/46 ВНИИПИ Го по дел 3035, МоскПодписноео комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5