Калориметрический расходомер жидкостей

 

О П И С А Н И--Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 530181

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено ЗО.О4.74 (21) 2O20727/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано3О.pg.76,Бюллетень ¹ 36 (45) Дата опубликования описания 03.03.77 (51) М. Кл.

501 Г 1/68

Государственный комитет

Совета Министров СССР

llD делам изооретений и открытий (53) УДК 681. 121. . 83 (О88.8 ) Г. А. Соколов, К, Г. Михеев, И, С. Николаев и П. A. Обновленский (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудэвогэ Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР

ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к области измерения расхода жидкостей тепловым методом и может найти применение для контроля потоков с переменными во времени теплофизическими свойствами или составом изме- 5 ряемой среды.

Известно измерение и определение теплофизических параметров жидкостей, таких, как плотность, вязкость, влажность материалов с помощью сверхвысокочастотной 10 энергии (СВЧ- энергии), поток которой по волно»ду направляется в контролируемую среду. Метод измерения основан на принципе ослабления проходящей волны за счет поглощения части энергии в зависимости т> отсвойств среды, что фиксируется двумя детекторами, установленными на волноводе до и после трубопровода с контролируемой средой. Использование СВЧ-энергии значительноо уменьшает инерци онн ость системы измерения и повышает точность измерения.

Однако для измерения массового расхода жидкости с переменным составом, где помимо измерителя плотности требуется еще измеритель объемного расхода, такая схема нецелесообразна ввиду трудности согласования отдельных узлов, сложности и громоздкости, что снижает в целом надежность измерения.

Известны также калэриметрические расходомеры жидкостей, содержащие участок трубопровода с расположенными. на нем нагревателем и двумя термэприемниками. Измерительная схема имеет корректор по составу, т. е. учитывает изменение (колебания) состава контролируемой среды и устраняет погрешность измерения, возникающую пэ этой причине. Эта известная типовая схема измерения расхода тепловым методом предусматривает наличие двух отдельных, самостоятельных узлов: нагревателя и корректора по составу, что делает прибор громоздким, сложным и инерционным.

Цель изобретения — создание быстродействующего неконтактного калориметрического расходомера для измерения массовых расходов жидкостей с переменными во времени теплофизиче скими свойствами или составом. Актуальность указанной задачи определяется тем, что в ряде технологических

530181 процессов осуществляется транспорт растворов различной концентрации и проблему измерения массового расхода необходимо решать с учетом теплофизических свойств или состава основного продукта или растворителя.

В предлагаемом калориметрическом расходомере в качестве и нагревателя и одновременно корректора по составу используется СВЧ-генератор с волноводом, что Ю значительно упрощает схему измерения.

Нагреватель выполнен в виде магнетрона с обхватывающим участок трубопровода волноводом, на котором установлены по обе стороны этого трубопровода детекторы, сое- !5 диненные с измерительной схемой, волновод магнетрона установлен под углом 15о к участку трубопровода с контролируемым потоком.

Изменение состава потока приводит к 29 изменению степени поглощения СВЧ-энергии средой и, следовательно, к непостоянству количества тепловой энергии, вводимой в поток. В предлагаемом расходомере с помощью измерителей мощности СВЧ-энергии до 25 и после ее прохождения трубки с потоком посредством функционального преобразования разности этих мощностей и управления анодным током магнетронного СВЧ-генератора в функции указанной разности мощностей ЭО стабилизируется количество тепловой энергии, вводимой в измеряемую среду.

Коррекция на изменение теплоемкости (состава) может осуществляться либо измерением логарифма отношения мощностей 35

СВЧ-энергии до и после ее прохождения трубки с потоком в соответствии с законом

Бугера-Ламберта-Бера, либо в функции величины анодного тока магнетрона.

Таким образом, введение в калориметрический расходомер с СВЧ-нагревателем измерителей мощностей СВЧ-энергии до и после трубки с потоком (детекторных секций) обеспечивает постоянство тепловой энергии, вводимой в поток, а также возможность 4 введения коррекции на изменение теплоемкости среды в условиях переменного во времени состава среды.

Сущность изобретения поясняется чертежом. 50

Расходомер содержит трубку 1 из неметаллического материала, не поглощающего

СВЧ-энергию(например, фторопласта), внутри которой движется измеряемый поток; волновод 2, подающий энергию СВЧ от магнетро- на 3 в измеряемый поток; емкостные датчики 4 и 5 температуры генераторного типа, размещенные на наружной поверхности трубки 1; смеситель 6, выделяющий разность частот сигналов, поступающих от 60 датчиков температуры; частотомер 7, показания которого функционально связаны с перепадом температур среды до и после нагревания и, следовательно, с массовым расходом потока; измерительные детекторы

8 и 9, установленные на волноводе 2 до и после .пересечения последнего с трубкой 1; усилительный блок 10; функциональный преобразователь 11, измеряющий разность мощностей; регулятор 1 2, управляющий анодным током магнетрона 3; функциональный преобразователь 13, измеряющий логарифм отношения мощностей, величина которого функционально связана с составом или теплоемкостью измеряемой среды; измеритель

14 состава или теплоемкости среды и измеритель 15 величины анодного тока магнетрона; вторичный прибор 16.

Работает расходомер следующим образом, После подачи измеряемой среды в трубку

1 включают магнетронный генератор и контролируют с помощью генераторных термодатчиков 4 и 5, смесителя 6 и частотомера 7 разность температур среды до и после нагревания, функционально связанную с массовым расходом потока.

При изменении теплофизических свойств или состава потока детекторные измерительные секции фиксируют изменение интенсивности поглощения СВЧ-энергии потоком.

При этом падающая мощность Р1 остается неизменной, а прошедшая мощность Р2 изменяется. Конструктивно угол между измеряемым потоком и волноводом(15о) выбран из условия минимального отражения. После усиления в блоке 10 в функциональном преобразователе l 1 выполняется операция (Р„ - P> ) и далее указанная разность мощностей сравнивается с заданной в регуляторе 12, которь и изменяет анодный ток магнетрона 3 таким образом, чтобы разность мощностей (Р„- Р ) равнялась заданной. Таким образом, обеспечивается постоянство тепловой энергии, вводимой в поток.

Изменение теплоемкости или состава среды может регистрироваться измерителем 15 анодного тока магнетрона. Кроме того, это изменение может быть зарегистрировано измерителем 14 после вычисления логарифма отношения мощностей в функциональном преобразователе 13.

Коррекция на изменение теплоемкости при измерении массового расхода может осуществляться с помощью введения расчетных поправок с учетом показаний измерителеи 15 или 14, или автоматически вводится с выхода функционального преобразователя

13 или измерителя 15 на вход частотомера

53О181

Составитель С. Широченский

Редактор H. Грузова Техред M. Ликович Корректор А. Ла

Заказ 523О/671 Тираж 864 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

7 с последующей регистрацией вторичным прибором 16.

Формула изобретения

1. Калориметрический расходомер жидкостей, содержаший участок трубопровода, расположенные на нем нагреватель и два термоприемника, и измерительную схему с корректором IIQ составу, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности измерения и упрощения конструкции, нагреватель выполнен в виде магнетрона с обхватывающим участок трубопровода волноводом, на котором установлены по обе стороны упомянутого трубопровода детекторы, соединенные с измерительной схемой.

2. Расходомер по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что волновод магнетроi0 на установлен под углом 15о к участку трубопровода с контролируемым потоком.