Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРШНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГОРШИХ ГАЗОВj содержащее блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связаийыми с входом системы автс 1атйческого регулирования теплового потока, выход которой соединён с источником тепла, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения погреовости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, соединенные с изотерФтческим блоком (Л через тепловой мост, выполненный в виде стержней, примем верхние и нижние пластины попарно связаны между .собой без зазора через преобразователи теплового потока

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС(ВЕРЛИН

А ((9) (1!) 4.(5 () ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делам изОБРетений и отнРытий

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н ABTDPCKOMY СВИДатиЛьетву (21) 3733450/24 25 (22) 14.05.84 (46) 07.06.85. Бюл. У 21 (72) В.И. Соловьев, С.Г. Шуринов, И.В. Яковлева и В.А. Рыков (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (53) 536.275(088.8) (56) 1. Иикина В.Д. ° Олейник Б.Н.

Труды метрологических институтов

СССР. 1969, вып, 111, с, 62-65.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3553676/18-25, кл. G 01 Б 25/32> 1983 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГОРЮЧИХ .ГАЗОВ, содержащее блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатИческую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочнья узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом . системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой сое- . динен с источником тепла, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения ногреыиости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатическ зй оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, соединенные 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 11602

Изобретение относится к теплофизическим измерениям свойств веществ, в частности теплоты сгорания газообразного топлива, и может быть использовано в теплоэнергетике, в различных отраслях промышленности, использующих теплоту сгорания газов, а также при научных"исследованиях.

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- 20 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 З0 теплоты сгорания горючих газов, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой установлены сравнительная ячейка с источником тепла, измерительная ячейка с газогорелоч- 35 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- 45 лового потока, соединенные без зазоров с боковыми поверхностями измерительной и сравнительной ячеек и связанные электрически с входом системы автоматического регулирования тепло- 50 вого потока, выход которой соединен с источником тепла. Кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи рабочей смеси к измеритель.ной ячейке $2). 55

Основным недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от пространст94 2 венной неоднородности температурных полей ячеек при калибровке и рабочем измерении, обусловленной различиями в природе источников тепла, конструктивными неоднородностями и т.д.

Величина такой погрешности может находиться на уровне порядка 4 .

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения.

Поставленная цель достигается тем, 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 с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой иост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником тепла, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены м таллические пластины, соединенные с изотермическим блоком через тепловой иост, выполненный в виде стержней., причем верхние и нижние пластины .попарно связаны между собой беэ зазора через преобразователи теплового 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 источни-. ков 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 тепс. ла, установленных в сравнительной ячейке. Каждый из них связан через систему автоматического регулирования

4 4 массивную пластину с толщиной порядка 10-15 мм. Размеры металлической пластины определяются, исходя из условий йзотермической поверхности в местах соединения с тепломерами.

Размеры и тепловое сопротивление тепловых мостов определяется расчет- . ным путем, исходя из требуемой величины перегрева ячеек.

Измерительная н сравнительная ячейки конструктивно выполняются s виде двух одинаковых цилиндрических камер из материала с антикоррозийными свойствами с толщиной стенки 0 53 мм. Газогорелочный узел состоит из системы дистанционного поджига рабочей смеси и газовой горелки. Электронагреватели выполняются из высокоом" ного жаростойкого материала и располагаются в верхней и нижней части сравнительной ячейки. В качестве системы САРТП можно использовать серийно выпускаемый.ВРТ-З.

Блок подготовки и подачи газа с окислителем конструктивно и Функцио- . нально аналогичен применяемым в водяных калорнметрах и состоит, как правило, из газового счетчика, регулятора.давления, водяных теплообменников и водяного термостата (не показаны). Адиабатическая оболочка выполняется из материала с низким значением теплоправодности (порядка 0,05 Вт/мК).

Работает устройство следующим ббразом.

Исследуемый горючий газ и окисли.тель непрерывно подают в блок 14 откуда рабочая смесь с постоянным расходом, давлением, температурой и влажностью направляется по,патрубку

15 в измерительную ячейку. 7, где с помощью газогорелочного узла 17 осуществляется процесс полного сжигания газа с выделением теплоты Q после чего продукты сгорания охлаждаются в ячейке примерно до температуры входа рабочей смеси и. выбрасываются в атмосферу через патрубок 16.

3 116029 теплового потока (САРТП) с батареей тепломеров. Такая схема компенсации йозволяет изменить не только суммарную тепловую мощность сравнительной ячейки, но и создать различные распределения тепловых потоков по ее внутренней поверхности, что является необходимым условием работоспособности устройства.

На чертеже представлено предлагае- 16 мое устроиство, общий вид.

Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов содержит замкнутый жесткий каркас 1 с ребрами,2 воздушного ох" д лаждения, который соединен с тепловыделяющими.спаями полупроводниковой термобатареи 3, теплопоглощающие спаи которой в свою очередь находятся в хорошем тепловом контакте с 26 массивным изотермическим блоком 4.

К последнему нрисоединен тепловой мост в виде стержней 5, связанных с металлическими пластинами 6, установленными на торцовых .поверхностях у измерительной 7 и сравнительной 8 ячеек. Противолежащие металлические пластины измерительной и сравнительной ячеек соединены попарно между собой без зазоров через тепломеры 9, электрически связанные с САРТП 10 и

САРТП 11, выход которых электрически соединен о источником тепла электронагревателями 12 и 13, установленными в сравнигельной ячейке 8. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 14 подготовки и подачи газа с окислителем с. помощью патрубка 15 подвОда рабочей смеси, а в верхней части снабжена патрубком 16 отвода продуктов сгорания. Внутри измерительной ячейки раеположеь газогорелочный узел 17. Свободное пространство внутри каркаса занято иэотермической оболочкой 18.

Термоэлектрические батареи и тепломеры устанавливают так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт в местах соединения. В качестве термоэлектрических батарей допускается использовать любые из серийно выпускаемых модулей, например, типа

"Селен" С1-16, С2-7 и т,д. Общее количество тепломеров определяется из допустимой. тепловой нагрузки.

Изотермический блок выполнен из материала 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 практичесФ ки стал равным нулю. Тогда искомая величина Q„ определяется суммарной мощностью электронагревателей.

Предлагаемое устройство позволяет уменьщить. фэгре@нЬМь непрерывного .У " Я

/41

АюР

Фазою

Лаа7

А/и Род ти сгорания

ЬО 4 измерения теплоты сгорания горючих газов благодаря устранению погрешности, вызванной пространственной неоднократностью температурных

5 полей ячеек при калибровке и рабочем измерении.

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4