Тепловой уровнемер

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения границы раздела двух сред или двух фаз контролируемой среды, теплоотдача от которых к чувствительному элементу имеет различные значения. Цель изобретения - повьшение точности и расширение диапазона измерений положения границы раздела жидкости и пара, находящихся на линии насыщения, путем обеспечения возможности регистрации локальных тепловых потоков. Теплообменник уровнемера выполнен в виде двух коаксиально расположенных трубок 4 и 5. На внешней и внутренней поверхностях закрытой снизу трубки 4 на одном уровне размещены горячий и холодный спаи диф. термопар 3. При прокачке теплоносителя, через трубки 4 и 5 теплообменника каждая термопара 3 фиксирует перепад температуры по стенке трубки 4, пропорциональный локальному тепловому потоку. Различие показаний термопар вьше и ниже уровня раздела фаз обусловлено различием коэф. теплопередачи от паровой фазы и от жидкости. 1 ил. Ь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)) 4 С 01 F 23/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2828306/24-10 (22) 11 )0.79 (46) 23 .08.87. Бюл. № 31 (72) Г.П.Горохов, В.В.Соколов, А.А.Исаев и Г.M.Øìóëåâè÷ (53) 681.128.64 (088.8)

;(56) Авторское свидетельство СССР

¹ 576664, кл. G 0) F 23/22, )973. (54) ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения границы раздела двух сред или двух фаз контролируемой среды, теплоотдача от которых к чувствительному элементу имеет различные значения. Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений положения границы

„Л0„„1332149 А 1 раздела жидкости и пара, находящихся на линии насыщения,, путем обеспечения воэможности регистрации локальных тепловых потоков. Теплообменник уровнемера выполнен в виде двух коаксиально расположенных, трубок 4 и 5.

На внешней и внутренней поверхностях закрытой снизу трубки 4 на одном уровне размещены горячий и холодный спаи диф. термопар 3. При прокачке теплоносителя через трубки 4 и 5 теплообменника каждая термопара 3 фиксирует перепад температуры по стенке трубки 4, пропорциональный локальному тепловому потоку. Различие показаний термопар выше и ниже уровня раздела фаз обусловлено различием коэф. теплопередачи от паровой фазы и от жидкости. ) ип.

}332}49

Изобретение относится к приборо*строению и может быть использовано в установках различного назначения для определения границы раздела двух сред

5 или двух фаз контролируемой среды, теплоотдача от которых к чувствительному элементу имеет различные значения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения уровня путем регистрации локальных тепловых потоков по высоте теплообменника.

На чертеже схематично изображено устройство, разрез.

В емкости 1 с контролируемой средой размещен теплообменник 2 в виде трубки Фильда с дифференциальными термопарами 3, установленными,на ней равномерно по высоте. Трубка Фильда включает в себя внешнюю оболочку 4, на наружной и внутренней поверхностях которой установлены один против другого горячий и холодный спаи каждой термопары, и внутреннюю трубку 5.

Для подачи теплоносителя с требуемыми параметрами во внутреннюю трубку 5 устройство содержит технологический холодильник 6 и насос 7. Вторичный gp прибор 8 служит для регистрации сигналов с термопар 3.

Тепловой уровнемер работает следующим образом.

При прокачке теплоносителя чеРез трубку Фильда происходит теплообмен между. ним и контролируемой средой, а

1 так как коэффициенты теплопередачи от паровой фазы и от жидкости различны, то различны и коэффициенты теп- 4О лопередачи через внешнюю оболочку трубки Фильда на участках выше и ниже уровня раздела фаз и соответственно различны локальные тепловые потоки. Каждая дифференциальная термопара измеряет перепад темпеватувы по стенке, который пропорционален ло= кальному тепловому noтоку.

Таким образом, показания дйфференциальных термопар, расположенных выше и ниже уровня раздела фаз, отличаются один от другого, и, зная расположение каждой термопары, можно оп1 еделить положение уровня раздела фаз.

Если расстояние между термопарами превышает на порядок величины толщину трубки теплообменной трубы, то влиянием теплопроводности материала стенки можно пренебречь.

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность определения границы раздела за счет сравнения величины локальных тепловых потоков по высоте трубки Фильда пропорциональных измеренным термопарами перепадам температур по толщине оболочки трубки Фильда. Так как коэффициенты теплопередачи от паровой и жидкой фаз . контролируемой среды к стенке теплообменника существенно отличаются (в ряде случаев на порядок величины и больше), то также отличаются (в несколько раз) показания дифференциальных термопар, расположенных выше и ниже уровня раздела фаз. Кроме того, в кольцевом зазоре трубки Фильда происходит выравнивание температуры теплоносителя за счет рекуперативного теплообмена через внутреннюю трубку.

Это способствует выравниванию температурных напоров от контролируемой среды к теплоносителю, что приводит к более определенной зависимости показаний термопар от значений коэффициентов теплопередачи выше и ниже уровня раздела фаз и повышает точность измерений при прочих равных условиях. Рекуперативный теплообмен также уменьшает суммарное тепловое воздействие на контролируемую среду, Формула и з о 6 р е т е н и я

Тепловой уровнемер, содержащий чувствительный элемент в виде вертикальне расположенного теплообменника, на котором размещена дифференциальная термопара, а также вторичный прибор и средства для прокачки и регулирования параметров теплоносителя, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений положения границы раздела жидкости и паРа, находящихся на линии насыщения, путем обеспечения возможности регистрации локальных тепловых потоков, теплообменник выполнен в виде двух коаксиально расположенных трубок, причем верхний конец внутренней трубки соединен со средствами прокачки и регулирования параметров теплоносителя, а внешняя закрыта снизу и на ней равномерно по высоте размещены дифференциальные термопары, при этом горячий и холодный спаи каждой термопары размещены на одном уровне соответственно на внешней и внутренней поверхностях внешней, трубки теплуобменника.