Устройство для измерения высоких температур

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения в расширенном температурном диапазоне. В установившемся режиме теплообмена температура теплоотдающей части 4, измеряемая низкотемпературным датчиком 8 температуры, пропорциональна высокой температуре контролируемой среды в зоне установки тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3. С датчика 8 сигнал поступает на измерительный прибор 9. При постоянном поддерживаемом системой 10 стабилизации расходе тепла, отводимого хладоносителем, прокачиваемым через теплообменник 7, изменение температуры среды вызывает изменение сигнала датчика 8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕ t CVVIX г ОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4467741/10 (22) 09.06,88 (46) 30.08.91, Бюл. ¹ 32 (71) Калининский политехнический институт (72) М.А.Зингер и А.М.Зингер (53) 536.43 (088,8) (56) Фогельсон И.Б. Транзисторные термодатчики. M.: Советское радио, 1972, с. 112115.

Авторское свидетельство СССР

¹ 647540, кл. G 01 R 7/02, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ BblСОКИХ ТЕМПЕРАТУР (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения в

„„59„„1673873 А1 расширенном температурном диапазоне. В установившемся режиме теплообмена температура теплоотдающей части 4, измеряемая низкотемпературным датчиком 8

1емпературы, пропорциональна высокой температуре контролируемой среды в зоне установки тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3. С датчика 8 сигнал поступает на измерительный прибор 9, При постоянном поддерживаемом системой 10 стабилизации расходе тепла, отводимого хладоносителем, прокачиваемым через теплообменник 7, изменение температуры среды вызывает изменение сигнала датчика

8. 1 ил.

1673813

45

55

Изобретение относится к тепловым измерениям, в частности к измерению высоких температур в химической промышленности и металлургии.

Цель изобретения — повышение точности измерения в расширенном температурном диапазоне.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения высоких температур установлено в стенке 1 контролируемого обьекта посредством корпуса 2, выполненною иэ термоиэоляционного материала. В корпусе 2 закреплен теплопровод 3, который состоит иэ теплоотдающей частоты 4, теппопроводящей <асти 5 и тепловоспринимающей части б.

Теплопроводящая часть 5 и тепловоспринима ощая часть б изготовлены иэ аниэотропного материала. Теплоотдающая и тепловоспринимающая части 4 и 6 выполнены с развитой поверхностью (в виде радиатора) для улучшения условий теппообмена.

t4a участке теппообмена теплоотдающей части 4 с хладоносителем устройство снабжено теплообменником 7, в рабочей части которого расположена теплоотдающая часть 4 теплопровода 3 на участке теплового контакта теплоотдающей части 4 с хладоносителем.

Устройство снабжено датчиком 8 температуры, чувстBL1Tåëbíûé элемент которого вмонтирован с торца теплоотдающей части

4 теплопровода 3 в зоне его осево линии.

Выход датчика 8 Tt.мпературы подключен ко входу вторичного измерительного прибора

Устройство также содержит систему 10 стабилизации расхода тепла, отводимого хладоносителем, включающую тепломер 11, содержащий датчик 12 расхода хладоносителя и датчики13и 14 температуры хладоносителя, установленные, соответственно, на входе и выходе теплооб ленника 7, подключенные к вычислительному блоку 15, блок

16 сравнения, задатчик 17 расхода тепла и регулирующий вентиль 18 с исполнительным механизмом 19. установленные в тракте подвода хладоносителя.

Теплообманник 7 совместно с системой

10 стабилизации расхода тепла образуют преобразователь коэффициента деления.

В режиме со стабилизацией расхода тепла устройство работает следующим образом.

В установившемся состоянии через вентиль 18 по подводящи л и отводящим трубопроводам теппооб ленника 7 протекает хладоноситель (например, вода) Объемный расход хпадоноси еля измеряется

40 посредством датчика 12 расхода, сигнал которого подается на вход вычислительного блока 15 тепломера. От датчиков 13 и 14 температуры сигналы также поступают на соответствующие входы вычислительного блока 15, в котором рассчитывается расход тепла, отводимого хладоагентом. Сигналы с выходов блока 15 и зэдатчика 17 расхода тепла сравниваются в блоке 16 сравнения.

В случае несоответствия заданного и измеренного значений расхода тепла вырабатывается управляющий сигнал, который поступает на вход исполнительного механизма 19, посредством которого заслонка

18 перемещается в новое установившееся положение, соответствующее равенству заданного и измеренного расходу тепла, отводимою хладоагентом. В установившемся режиме теплообмена по теплопроводу 3 протекает рабочий тепловой поток, полученный путем теплообмена между контропирчемой средой и тепловоспринимающей частью 6 теплопровода 3. Рабочий тепловой поток от тепповоспринимающей части б через теплопроводящую часть 5 поступает в теплоотдающую часть 4, где вступает в теплообмен с хладоагентом. В установившемся режиме теплообмена температура теплоотдающей части 4, измеряемая датчиком 8 температуры, пропорциональна температуре контролируемой среды в зоне установки тепловоспринимающей части б теплопровода 3. Сигнал с датчика 8 температуры поступает на измерительный прибор 9, показывающий температуру теплоотдающей части 4 теплопровода 3. При изменении значения измеряемой высокой температуры изменяется величина рабочего теплового потока и при постоянном, поддерживаемом системой 10 стабилизации. расходе тепла, отводимого хладоносителем, изменяется температура теплоотдающей части 4 теплопровода 3, а следовательно, изменяется температура, измеряемая датчиком 8, что приводит к новому показанию измерительного прибора 9.

Устройство может работать и в режиме стабилизации температуры теплоотдающей части 4 теплопровода 3. В этом случае нэ задатчике температуры устанавливается температура порядка 40-50 С, а к измерительному прибору подключается выход теппомера. При изменении температуры контролируемой среды изменяется и температура тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3, что приводит соответственно к изменению величины рабочего теплового потока 0» и к увеличению температуры теплоотдающей части 4 теплопровода 3. Это изменение температуры, воспринимаемое

167,".873

Формула изобретения

Составитель В.Ярыч

Техред М.Моргентал

Корректор С.Черни.Редактор А.Долинич

Заказ 2910 Тираж 37б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4(5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 датчиком 8,подается на вход блока сравнения, где сравнивается с заданным значением, вводимым с задатчика температуры.

При отклонении от установившегося значения блок сравнения вырабатывает сигнал управления, функционально связанный с сигналом рассогласования на входе. Под воздействием управляющего сигнала исполнительный механизм 19 поворачивает заслонку вентиля 18 в новое положение.

Таким образом каждому значению температуры соответствует новый объемный расход, измеряемый датчиком 12 расхода.

Новому объемному расходу соответствует новый перепад температуры (живых Ьх) нд входе и выходе из теплообменника. Сигнал с датчиков 13 и 14 температуры и сигнал с датчика 12 расхода поступают на соответствующие входу вычислительного блока, где замеряется расход тепла, отводимого хладоагентом в теплообменнике. который при поддержании постоянства температуры теплоотдающей части пропорционален измеряемой температуре, показываемой измерительным прибором.

Наличие объемного расхода хладоагента в наружном теплообменнике позволяет увеличить верхний предел измерения высокой температуры практически до допустимой тепловой нагрузки теплопровода (делителя температуры) (порядка 3000 С) при использовании низкотемпературных датчиков.

3а счет использования анизотропного пирографита, у которого продольная теплопроводность на участке передачи тепла (полезного сигнала) от тепловоспринимающей части теплопровода в зоне измеряемых температур к его 1еплоотдающей части более чем на порядок выше поперечной теплопроводности, возможна установка тепловоспринимающей части теплопровода на заданной глубине в контролируемой среде.

Благодаря наличию системы стабилиза5 ции расхода тепла обеспечивается повышение точности измерения, поскольку осуществляется стабилизация условий теплообмена в зоне установки низкотемпературного датчика.

10 Наружный теплообменник не влияет на уровень шумов (тепловых потерь), так как тепловые потоки потерь главных образом зависят от разности температур контролируемой среды и стенки объекта. Воздейст15 вие теплообменника на эти характеристики практически исключено.

20 Устройство для измерения высоких температур, содержащее теплопровод с датчиком температуры, установленным в его теплоотдающей части и подключенным к измерительному прибору, и преобразователь

25 коэффициента деления с теплообменником, подсоединенным к трактам подвода и отвода хладоносителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измере- . ния в расширенном температурном диапа30 зоне, в него введены тепломер, связанный с входом и выходом теплообменника, размещенного снаружи теплоотдающей части теплопровода, регулирующий вентиль с исполнительным механизмом, установленный

35 в тракте подвода хладоносителя. эадатчик расхода тепла и блок сравнения, выходом подключенный к исполнительному механизму регулирующего вентиля, а входами — к выходу задатчика расхода тепла и тепломе40 ра, соответственно.