Тепловой расходомер

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик н 970114 ф(22) Заявлено 14. 04. 81 (21) 3276293/18-10 51 М. Кл.з С 01 Р 1/68 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и отирытий(72) Авторыизобретения Г.А. Соколов и Ю.С. Фомичев Ленинградский ордена Октябрьской Револ Трудового Коасного Знамени технологичеим; Ленсовета 71) Заявите 54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕ Изобретение относится к измерению расходов жидкостей, в частнок тепловым расходомерам.По основному авт. св. Р 55632известен тепловой расходомер, осный на измерении расхода в функцтемпа регулярного охлаждения (в)мочувствительных элементов первичпреобразователя, состоящего из тмочувствительного и нагревательноэлементов, усилительного, логарирующего и двух последовательно вченных дифференцирующих блоков,органов, формирователя импульсовустройства управления нагревателго преобра с о терного1 г лю- уль 5 оваобладает в обеспечива од высоким 20 татком известного расходомется невозможность его исполья измерения расходов сред го состава, так как темп ия термоприемников, являющий ным информационным параметро как от расхода, так и от сос Недосра являезования дппеременноохлажденся основзависиттава потока. 5,гахо 0 ным элементом первичнотеля.Указанный расходомесоким быстродействиемизмерение расхода среддавлением11,Цель изобретения - создание расходомера с повышенной точностью измерения расхода путем введения коррекции по составу потоков сред, транспортируежх под высокими давлениями.Поставленная цель достигаешься установкой дополнительного термочувствительного элемента, соединенного с последовательно включенными усилительнологарифмирующими, дифференцирующими блоками, нуль-органом, выход нульоргана подключен к второму входу первого дифференцирующего блока, второйвыход которого подключен к входувычислительного блока, который черезблок задержки подключен к измерительной схеме и непосредственно к регистраторам расхода и состава потока,при этом дополнительный термочувствительный элемент установлен нарасстоянии, определяемом из ФормулыХ ахогде Х - зона установки дополнительного термочуъствительногоэлемента от начала нагревателя по ходу потока;Х - зона установки основногоотермочувствительного элеменот начала нагревателяподу потока, К - коэффициент чувствительности устройства по расходуи составу потока.На чертеже приведена конструкцияи измерительная схема расходомера.Расходомер состоит из металлического патрубка 1, нагревателя 2, термоприемников 3 и 4, блоков, составляющих схему известного расходомера5 (усилительный и логарифмическийблоки, два последовательно соединен- Оных диффереицирующих блока, нуль-органы, формирователь импульсов и устройство управления источником нагре-,ва ) и корректирующей схемы. Корректирующая схема включает усилительнологарифмирующий блок б, два дифференцирующих блока 7 и 8, нуль-орган 9,блок 10 задержки и вычислительныйблок 11, регистратор 12, измеряющийрасход, и регистратор 13, измеряющий осостав среды,Расходомер работает следующимобразом.При включении нагревателя температура термоприемника 8 повышается доопределенного значения, которое устанавливается в зависимости от выбранного диапазона измерения. При достижении сигналом термоприемника 8 заданного уровня срабатывает нуль-органи через устройство управления отключает нагреватель 2, происх 9 дит охлаж-,дение термоприемника 3 и 4 и начинаетсяпроцесс измерения.Сигнал с термоприемника 3 поступает на вход измерительной схемы 5известного расходомера. Укаэанныйсигнал усиливается и далее. подаетсяв логарифмирующий блок, где выделяется логарифмическая функция сигнала.Прологарифмированный сигнал термоприемника 3 поступает в два последовательно соединенных дифференцирующих блока. Первый дифференцирующийЭЬЯблок выполняет операцию :м 45и определяет темп регулярного режимаохлаждения, который зависит как отрасхода, так и от состава измеряемойсреды. Второй дифференцирующий блокпредназначен для определения моментанаступления регулярного режима охлаждения термоприемника, при наступлении которого сигнал на выходе равеннулю. С этого момента выход первогодифференцирующего блока, определяющего в,(, подключается к блоку 10 задержки. Сигнал.с блока 9 поступаетна вход вычислительного блока 11.Сигнал с термоприемника 4 поступаетна вход корректирующей схемы уси- боливается и логарифмируется в блоке б.Перный дифферЕнцирующий блок 7 определяет темп регулярного режима охлажРОдения термоприемникаЗ-ва65 отличный по величине от щ. и зависящий также от расхода и состава измеряемой среды. Второй дифференцирующи.блок 8 и нуль-орган 9 предназначеныдля определения момента наступлениярегулярного режима, когда сигнал навыходе дифференцирующего блока равеннулю, При этом нуль-орган 9 выдаетсигнал на передачу информации с дифФеренцирующего блока 7 на вход вычислительного блока 11.Таким образом, на выходе измерительной схемы 5 расходомера и блока7, корректирующей схемы при измерениирасхода сред переменного состава Формируются сигналы р и щ, зависящиекак от расхода, так и от состава среды, т. е.Ь 3= У(5,С)=Ка,С),где С - объемный расход,С - состав потока.Синхронизация во времени сигналон щ и в поступающих в блок антоматизации, осущестнляется блоком 10задержки, управляющей работой нагревателя.В вычислительном блоке 11 реализуется (с разделением совокупной информации по расходу и составу ) решение системы уравнений (1). К выходувычислительного блока подключен регистратор 12, измеряющий величинурасхода С с коррекцией по составусреды, Кроме того, с подключением регистратора 13 может дополнительно измеряться состав среды С. Уровеньсигналов, изменяющихся н процессеизмерения значений щ,.(и в , обеспечивается расположением термоприемников 3 и 4 на различных расстоянияхотносительно нагревателя. Зоны установки этих термоприемников могут бытьопределены с учетом следующих рассуждений.Известно, что при малых длинахучастков нагрева, имеющих место в теп.ловых расходомерах, локальное значение коэффициента телоотдачи с отстенки трубы к потоку среды существенно изменяется по длине трубы Хи определяетсяследующей зависимостью:07 д.Яе 05 Р.(дф)0,с=И)где йе и Р г - соответственно критерий Рейнольдса иПрандтляД - диаметр трубы,А, - коэффициент теплопроводности измеряемой среды.Для случая установки термоприемников н двух фиксированных по длинетрубы точках Х( и Хбудет справедлива зависимостьк - - - , ЮХ сСО )(,(5)25,го поблокащподклпосреСледует отметить, что коэффициентК характеризует чувствительностьда ирасходомера к измеряемым параметрам рОч а и1 расходу и составу) .ный тДля получения конечной информацииновлео расходе и составе должнособлидатьиэ фося неравенство К ) 1, а именно 2 К 15согласно экспериментальным исследованиям. С учетом выражений (3 ) и (5)будем иметь где с, - локальные коэффициентытеплоотдачи от стенки трубы к потоку в точках Х и Хд,К - поправка, учитывающаявлияния изменения расхода или состава потока за время одного процесса измерения.Поскольку время процесса одного измерения мало и составляет 5-6 с, то можно считать для практических случаев расход и состав потока за время измерения неизменными и, следовательно, можно считать К = 1.В свою очередь темп охлаждения термоприемников, размещенных на наружной поверхности стенки трубы, пропорционален значениям локальных коэффициентов теплоотдачи в точках их установки, т. е. КХт .(б)ХС целью получения максимального быстродействия прибора термоприемник 3 необходимо располагать в точке Х Х, соответствующей расстоянии от начала нагревателя по ходу потока, доскольку именно в это зоне имеет место наибольшее значение коэффициента теплоотцачи, Тогда зона установки дополнительного термоприемника 4 Х по ртношению к термоприемнику 3 определитсн с учетом (6) и Х = Хо Х = Х + Х из выражения- К - 1, 1 7) ХоПредлагаемое изобретение может найти применение при измерении расхода переменного состава в условиях химических и нефтехимических производств. 1. Тепловой расходомер по автсв. Р 556329, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения расхода путем введения коррекции по составу измеряемой среды,. в него введен дополнительный термочувствительный элемент, соединенный с последовательно включенными усилительно-логарифмирующими двумя дифференцирующими блоками и нуль-оргавыход нуль-органа подключенрому входу первого дифференщего блока, второй выход котородключен к входу вычислительногокоторый через блок задержкиючен к измерительной схеме и недственно к регистраторам расхосостава потока.Расходомер по п. 1, о т л ищ и й с я тем, что дополнительермочувствительный элемент устан на расстоянии, определяемомрмулыХК - 1,Хо где Х - зона установки дополнительного термочувствительногоэлемента от начала нагревателч по ходу потока4 О х - зона установки основноготермочувствительного элемента от начала нагревателя походу потока,К - коэффйциент чувствительнос 45 ти устройства по расходу исоставу потока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 556329, кл. С 01 Е 1/68, 1975.970114 Составитель Н. Андреераненко Техред Т.Маточка Корректор Г.Решет едактор С. Зака пис Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул Проектная,. 8369/47 ВНИИПИ ГосУдарс по делам изобре 113035, Москва, Жираженногений5, Ра 73 комитета СССР открытийУшская наб., д,