Тепловой меточный расходомер

 

Союз Соввтскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВДЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(11) 577406 (51) М. Кл.

Q 01 Р 1/68

С 01 F 1/64 (22) Заявлено28.04.76 (21) 2354563/18-10 с присоединением заявки №(23) Приоритет(43} Опубликовано25.10.7 7.Бюллетень № 39 (4® Дата опубликования описания 02.11.77

Гасударстеенный каннтет

Савата й!нннстров СССР аа дални нзооретвннй н аткрытнй (53) У р К 11г. 1 =! . i

&. 31(18к -;!

»

С. E. Кириллов, Г. А. Соколов, В. Б. Басков, А. K. Прокопьев и П. А. Обновленский (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54} ТЕПЛОВОЙ МЕТОЧНЫЙ РАСХОДОИЕР

Изобретение относится к приборостроению, в частности к тепловым расходомерам.

Известен высокочастотный неконтактный расходомер жидкостей, обладающий высоким быстродействием, в котором применен высок1 > кочастотный нагрев, а в качестве измерительных термоприемников используются ем». костные измерительные ячейки 11 j.

Однако этот прибор . характеризуется низкой чувствительностью при увеличении толщины стенок, сложностью измерительной схемы и узкой областью применения, ограниченной в основном электропроводными средами и малыми расходами.

Наиболее близким по технической сущ- тз ности. к предлагаемому является высокочастотный расходомер, в котором нагреватель и измерительные элементы совмещены в одном блоке, выполненном в виде трех соединенных с СВЧ-генератором волноводов 2 йе

Недостатком этого расходомера относится потеря работоспособности при изменении состава среды. Это объясняется тем, что при изменении состава изменяется тангенс шмлектрических потерь fg о и связанное @ с ним количество энергии, пог1101це1и :. Й Н;!

ТОКОМ, а СНЕДОВатЕЛЬИО И IIE .Рецал С-Ь(11 . )лт тур, функционально связангный с ра=хоц..м.

Цель изобретения введе1.и е " о1 i "., ц и11 по составу измеряемой среды.

Поставленная цель достигае1 :я 1ы, -1: о измерительный GCT0K Bb1110Jliitti B в 1ц,,: 1!-образной грубки с коленами разно о ли,>= метра, причем диаметры участков кол, .11, расположенных за нагревающим вол11овоцом по ходу потока, выбраны из соотношений л

Д с ðïï кс тмин

25йр а M" l4 25йр а

Тепловая метка, представляющая собой прогретый участок потока, при своем движении от места создания до регистратора испытывает ряд изменений (размыв полем скоростей и теплопроводностью), причем в показании теплового мето пшго расходомера может внести существенную погрешность осевая теплопроводность, за счет которой прогревается зона перед меткой, и регистратор, работающий по принципу фиксации иэO менения свойств потока, связанных с тем.

577406 отсюда пературой, зафиксирует приход не самой мет ки,: а прогретой эа счет теплопроводности

1 зоны, т. е» сработает раньше, чем в зону регистратора будет принесена полем скоростей сама метка. Однако при движении мет ки с большой скоростью и при расположении регистратора на малом расстоянии от нагревателя эта погрешность пренебрежимо мала или отсутствует совсем. Таким образом, при сравнении двух меточных расходомеров, l0 в одном из которых применена измерительная трубка малого диаметра, а в другомбольшего (в случае одинакового массового расхода и одинаковом расстоянии от места ввода метки до регистратора скорости в 15 них будут относиться как квадраты диаметров)е расходомер с трубкой малого диамеч ра будет измерять скорость потока, а на показании расходомера с трубкой большего диаметра будет оказывать влияние осевая 20 теплопроводность, функционально связанная, в свою очередь, с составом потока. Можно совместить указанные два расходомера в один путем изготовления измерительного участка трубопровода в вид Ц -образной трубки с коленами разного диаметра. U -o6-

pa:HaB трубка применяется для того, чтобы г обеспечить воэможность введения тепловых меток от одного источника энергии одновременно в оба колена. 30

Известно, что осевая теплопроводность не влияет на процесс переноса тепла в потоке и, следовательно, не будет влиять на показания тепловых меточных расходомеров при значении критерия РЕ > 100, следова- Ç5 тельно, в общем случае задача сводится к созданию в одном колене потока приРе>100, & R другом pg 4 1 00, Соотношение диаметров, таким образом, определяется диапазоном измерения расхода 40 и критерием Р е

Измеряя, и сравнивании времена движения меток в обоих коленах Ц -образной трубки, можно получить информацию как о массовом расходе, так и о составе. 45

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого расходомера. . Расходомер содержит задающий генератор 1, СВЧ генератор 2, ответвитель 3, измерительный участок Ц -образной трубки, 50 с коленом малого 4 и большого 5 диаметра, нагревающий волновод 6, измерительные волноводы 7 и 8, детекторные секции 9 и

10, измерители 11 и 12, времени движения меток, блок сравнения 13, приборы 14 и Ю

15, регистрирующие массовый расход и состав.

Расходомер работает следующим образом.

Задающий генератОр 1 подает импульсы постоянной частоты на включение СВЧ-гене- @

4 ратора 2 и измерителей 11 и 12 времени движения тепловых меток. Значительная часть СВЧ-энергии проходит в нагреваюший волновод 6 через ответвитель 3 и создает в потоке, движущемся в трубках 4 и 5 тепловые метки, момент прохождения KoTopb!MH измерительных волноводов 7 и 8 фиксируется детекторными секциями 9 и 10 по изменению степени поглощения СВЧ-энергии потоком, функционально связанной с температурой, и одновременно подается сигнал на регистрацию времени движения меток в измерители 11 и 12. Время движения, метки в трубке 4 малого диаметра, регистрируемое измерителем 11, функционально связано только со скоростью измеряемого потока, а время движения тепловой метки по трубке В большего диаметра, регистрируемое измерителем 12, функционально зависит как от скорости, так и от состава потока. После сравнения выходных сигналов измерит лей 11 и 12 в блоке 13 получают информацию о составе потока, регистрируемую прибором 15, которая одновременно являег ся корректирующей для прибора 1 4, измеряющего массовый расход.

Конкретно, диаметр измерительного участка колена большего диаметра (для выбранного диапазона измерения расхода(- г. ) в «с р определяется из условия

4 макс

Т>е =37е Р = 100, макс

25п р.а а диаметр измерительного участка колена меньшего диаметра определяется из условия мин мин Qgg р.д

Из уравнений (1) и (2} видно, что с1 можно определить также из соотношения с амин d с макс > () ймакс где РЕ Pg pg, - соответственно критерии

Пекле, Рейнольдса, Прандтля;

6 „ Q максимальный и мини» мин мальный измеряемые расходыj внутренние диаметры иевакс s мин мерительных участков колен большого и малого диаметра;

Q > P — коэффициент температуро» проводности и плотность измеряемой среды соответственно.

Следует усть, То при Hcïo b ooàHHH для создания тепловой метки в потоке исто тика СВЧ-иътучеиия с конкретными размерами поперечного сечения волновода по

577406 конструктивным соображениям должно соблюдаться следуюшее условие: где о - большая сторона прямоугольника

5 поперечного сечения волновода, в плоскости которого находятся участки создания теп ловой метки колен большого и малого ди метра;

"д - наружные диаметры нэмин мерительных участков колен большого и малого диаметра.

Предлагаемый быстродействующий ме точный тепловой расходомер измеряет массовый расход и может применяться для иэ 15 мерения расхода сред переменного состава.

Формула изобретения

Тепловой меточный расходомер, содержаший измерительный участок трубопровода, помещенный в нагреваюший и два измерительных волновода, соединенных с СВЧ.-генератором, о т л и ч а .ю ш и и с я тем, что у с целью введения коррекции по составу

6 измеряемой среды, измерительный участок выполнен в виде U -образной трубки с коленами разного диаметра, причем диаметр ры участков колен, расположенных за нагреваюшим волноводом по ходу потока, выбраны из соотношения макс м макс Я н мин где дма,кс, мин- внутренние диаметры измерительных участков колен большого и малого диаметра;.

С,С „„- максимальный и минимальный йэмеряемые расходы;

О - коэффициент температу ропроводности, р плотность измеряемой среды.

Источники «нформации, принятые во вни мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

М 190035, кл. @ 01 Р ll68s 1965.

2, Авторское свидетельство СССР

N 530182, кл. Q 01 T . А/68, 1976.

577406.Составитель H. Андреева

Редактор Т. Иванова Техред Н. Андрейчук Корректор С. Ямалова

Заказ 3672/30 Тираж 907 Подписное

ЯНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушскаи наб., д. 4/5

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