Тепловой расходомер

 

Изобретение относится к расходометрии и позволяет повысить точность измере2 ния расхода тепловыми расходомерами. Тепловая мощность, постоянно выделяемая источником 5 тепловой энергии, проходит через корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости. При этом в стенке трубы и в прилегающих участках создается зона прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена между стенкой трубы 1 и жидкостью. На свободных концах 7 термопары образуется термо-ЭДС, пропорциональная величине расхода, которая усиливается усилителем 9. Корректирующий делитель напряжения, включенный на выходе усилителя 9, обеспечивает независимость результата измерения от температуры протекающей жидкости. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 F 1/68

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«

« о, Q0

Ю О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670540/10 (22) 03.04.89 (46) 07.10.91. Бюл, hL 37 (71) Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения

Украины с Россией (72) Н,И.Игумнов, Д.В,Южаков и В.П.Дюбко (53) 681.121 (088.8) (56) Коротков П.А. и др. Тепловые расходомеры. Л.:Машиностроение, 1969, с.56-57, Игумнов H.È. Бесконтактный расходомер жидкости и пульпы термометрического типа. - Сб.Автоматический контроль и методы электрических измерений, томИ,РИО СО

АН СССР, Новосибирск,3964, с. 102-108. (54).ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к расходометрии и позволяет повысить точность измере„„SU „„1682798А1 ния расхода тепловыми расходомерами, Тепловая мощность, постоянно выделяемая источником 5 тепловой энергии, проходит через корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости. При этом в стенке трубы и в прилегающих участках создается зона прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена между стенкой трубы 1 и жидкостью. На свободных концах 7 термопары образуется термо-ЭДС, пропорциональная величине расхода, которая усиливается усилителем 9. Корректирующий делитель напряжения, включенный на выходе усилителя 9, обеспечивает независимость результата измерения от т емпературы протекающей жидкости. з.п.ф-лы, 1 ил.

1682798

Изобретение относится к приборостроению, в частности к тепловым расходомерам.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже приведена схема теплового расходомера.

Тепловой расходомер состоит из отрезка трубопровода 1, изготовленного иэ теплопроводящего материала (например, с али), корпусов нагревателя 2 и компенсат ра 3, изготовленных из теплопроводящег материала (например, меди) и и исоединенных к наружной стороне труб (например, пайкой), в корпусе нагреватеп) 2 устанавливаются и закрепляются теплопроводящим и электроизолирующим материалом 4 (например, теплостойким теплопроводящим клеем) источник 5 тепловой энергии и измерительный спай 6 термопары, в корпусе компенсатора 3 таким же образом устанавливаются и закрепляются материалом 4 свободные концы 7 термопар и полупроводниковый терморезистор 8, с ободные концы 7 термопары электричес и соединяются с входом усилителя 9, к входу которого подключен корректирующий делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных первого переменного резистора 10, полупроводникового термореэистора 8 и второго переменного резистора 11.

Для упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена от температуры жидкости в корректирующий делитель напряжения параллельно полупроводниковому терморезистору 8 дополнительно подключают третий переменный р зистор 12, Корпус компенсатора 3 устанавливаетс, на стенке трубы вне зоны прогрева стенкИ 13, образующейся около корпуса нагревателя 2. Снаружи труба 1, включая зону прогрева стенки 13, вместе с корпусами нагревателя, компенсатора и размещенными в них элементами покрывается сплошным слоем 14 теплоизоляции (например, пенопластом) и закрывается защитным кожухом 15, Тепловой расходомер работает следующим образом.

Источник 5 тепловой энергии непрерывно выделяет постоянную тепловую мощность, основная ее часть проходит черЕз корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости. При этом в стенке трубы под корпусом 2 и в прилегающих участках создается зона 13 прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена а между стенкой трубы 1 и жидкостью. Усредненная температура корпуса нагревателя tH, температуры корпуса компенсатора т», измерительного спал tn, свободных концов

tc» и жидкости t свяэань между собой соотношением тн = tn = tx + Ate; (1)

t»=t c»=tv; (2)

At = тн сж = tn - 1ж (3), где AtH С вЂ” разность между усредненной температурой корпуса нагревателя и температурой жидкости, равная разности температур измерительного спая и свободных концов термопары.

При постоянной мощности источника тепловой энергии и при известном сечении трубы величина At> сильно зависит от величины расхода q и слабо зависит от температуры жидкости ж.

На свободных концах 7 термопары образуется термо-ЗДС, пропорциональная

hI, эта термо-ЗДС поступает на вход усилителя 9 и усиливается, выходное напряжение Uy усилителя, аналогично, сильно зависит от величины расхода g и слабо зависит от температуры жидкости 4», Корректирующий дели ель напряжения, состоящий из резисторов Pi>, Й2и полупроводникового термореэистора Rt, обеспечивает коэффициент передачи напряжения К» с выхода усилителя на выход расходомера Ц> по уравнению

К. =- -— о„в + e„+ п2

R = двв/т где Я1,йг - сопротивление, См; A,OÌ,B,К— известные параметры термореэистора 8<, Т = 273+ t®,Ê - температура термореэистора.

Из (4) и (5) видно, что коэффициент передачи напряжения Ки является нелинейной функцией температуры жидкости t и при известных значениях параметров А, В термореэистора вид зависимости К» (;) меняется при различных комбинациях величин R>, Rg.

Поскольку для каждого конструктивного варианта расходомера,предназначенного для измерения заданной жидкости (например, воды) в заданном интервале значений расходов омин -q >«, и в заданном : нтервале рабочих температур тжмин тжмакс кривые Ugqqtж) известны (они определяются экспериментальным путем), то можно для такого расходомера, при известных значениях параметров А и В терморезистора подобрать значения величин R> и Рг при

1682798 и Rg 4 Р1+ +Р, Йз+ % (7) 50

Составитель В.Ярыч

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор А.Осауленко

Редактор В.Данко

Заказ 3403 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент",.r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 которых К (тж) принимает такие значения, что

Up = ЩЧэСж) Кк(тж) — Up(q), (6) 20 т,е. выходное напряжение расходомера Up становится только функцией расхода q и не зависит от температуры жидкости t® (влияние t® не выходит за пределы допуска, например не превышает 1 j от омакс). 25

С целью упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена а от температуры t® в корректирующий делитель напряжения дополнительно подклю- 30 чают третий переменный резистор Вз, в этом случае коэффициент передачи напряжения Кк определяется уравнением

Таким образом, подключение на выход 40 усилителя корректирующегс делителя напряжения позволяет для каждого конструктивного варианта расходомера подобрать такой коэффициент передачи К,, при котором выполняется условие (6) и выходной сигнал расходомера - напряжение на втором резисторе делителя — становится только функцией расхода и не зависит ст температуры жидкости t®, Формула изобретения

1. Тепловой расходомер, содержащий изготовленный из теплопроводящего материала отрезок трубопровода с установленными на его наружной стороне корпусами нагревателя и компенсатора, выполненными из теплопроводящего материала, источник тепловой энергии, установленный в корпусе нагревателя, термопару, измерительный спай которой установлен в корпусе нагревателя между источником тепловой энергии и стенкой трубопровода, а ее свободные концы закреплены в корпусе компенсатора и подключены к входу усилителя, причем корпуса нагревателя и компенсатора покрыты слоем теплоизоляции и закрыты защитным кожухом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен подключенный к выходу усилителя корректирующий делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных первого переменного резистора, полуп роводникового терморезистора и второго переменного резистора, при этом полупроводниковый терморезистор установлен в корпусе компенсатора и закреплен в нем теплопроводящим электроизолирующим материалом.

2. Расходомер по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения настройки расходомера, параллельно полупроводниковому терморезистору подключен третий переменный резистор,