Устройство для измерения скорости потока жидкости или газа

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и>666478 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140477 (21) 24718 с присоединением заявки НоG 01 P 5/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликрввно 050679. Бкале

Дата опубликования описанй

УДК 532.574 (088.8) (72) Автор изобретения

М.Г. Семена (71) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПЯТОКА

ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованб при измерении скорости текучих сред.

Известны устройства для измерения скорости потока жидкости или газа, основанные на теплообмене текучей среды с чувствительным элементом.Известны термоанемометры, содержащие электронагреватель, термопару и внешний источник питания, у которых электронагреватель совмещен с термопарой, что позволяет повысить точность иэв4ерений (1). Спай термопары такого термоанемометра имеет полусферичес- 15 йую форму. При наличии тока s цепи нагревателя спай термопары приобретает более высокую температуру, чем температура омывающей средй.Измеряемая скорость набегающего потока пропорциональна теплоотдаче нагреваемого спая чувствительного элемента (термопары). Эта зависимость определяется предварительной тарировкой.

Поскольку спай термопары такого тер- 2 моанемометра постоянно во время измерений подвержен возцействию набегающего потока, оно характеризуется по,вьыениыми требованияьй к чистоте и агрессивности потока среды, что снижает эксплуатационные качества устрой. ства. Известны устройства для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащие чувствительный элемент в виде тела, вытянутого в одном направлении, например стержня, с источником дополнительного теплового воздействия на одном конце и элементом, реагирующим на разность температур точек чувствительного элемен.та, à -акже вторичный прибор к названному элементу, реагирующему на разность температур, градуированный в единицах скорости, в котором источник дополнительного теплового воздействия выделяет постоянное количество тепла в единицу времени 2) . Эти устройства имеют высокую инерционость.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее чувствительный элемент в виде полого закрытого с .двух сторон цилинд.. ра, источник дополнительного теплового воздействия, расположенный на одном к.энце чувствительного элемента, и термопару, один спай которой ðàñположен вблизи источника дополнительного теплового воздействия, а другой— внутри чувствительного элемента 13) .

666478.Однако существенная инерционность снижает чувствительность измерений.

Целью изобретения является повышение чувствительности измерений. В предлагаемом устройстве это достигается тем, что в нем внутренняя поверхность чувствительного элемента покры5 та слоем капиллярно-пористой структуры, пропитанным жидким теплоносителем, внутренняя полость чувствительного элемента вакуумирована, а спай термопары, распложенный внутри этой

10 полости, размещен нне зоны непосредственного контакта со слоем капиллярно-пористой структуры.

О скорости набегающего на чувствительный элемент потока жидкости или газа судят по характерно ныраженному изменению температуры насыщеннОго пара жидкого теплоносителя даже при незначительном изменении скорости потока. Это существенно 20 повышает чувствительность измерений.

На чертеже показано предлагаемое устройство, разрез.

Оно содержит чувствительный элемент 1, выполненный н виде полого д герметично закрытого и вакуумированного цилиндра из теплопроводного материала, например из меди. Внутренняя поверхность цилиндра покрыта слоем 2 капиллярно-пористой струк- 0 туры, например спеченным металлическим войлоком пористостью 50-95%, который пропитан жидким теплоносителем, например водой, На одном конце чувствительного элемента 1 расположен источник 3 дополнительного теплового ноздействия, который выделяет постоянное количество тепла в единицу времени. Другой конец чувствительного элемента помещен в поток, скорость которого подлежит измерению. Внутри чувствительного элемента 1 находится один спай 4 термопары 5. Другой спай б этой термопары расположен вблизи источника 3. Спай 4 расположен на некотором расстоянии от слоя 45

2 капиллярно-пористой структуры, покрывающего внутреннюю поверхность чувствительного элемента 1. Термопара 5 соединена с вторичным прибором 7, градуированным в единицах 50 скОрости. Устройство предварительно тарируют для различных сред с нанесением соответствующих шкал на вторичный прибор.

Конец чувствительного элемента 1, свободный от источника 3 дополнительного теплового воздействия, помещают в исследуемый поток жидкости или газа, показанный на чертеже стрелками. Под воздействием тепла, выделяемого источником дополнительного теплового воздействия, в результате процесса теплопередаии жидкий тепло-, носитель, пропитывающий слой 2 капиллярно-пористой структуры, испараяется. Пары теплоносителя под действием 65 возникающей разности давлений внутри полости чувствительного элемента 1 устремляются н более холодную его часть, конденсируются там, а конденсат по слою 2 капиллярно-пористой структуры возвращается в нагренаемую зону. Внутри полости чувствительного элемента 1 устанавливается определенное давление насыщенных парой жидкого теплоносителя и соответствующая этому давлению температура насыщенных паров, которая регистрируется термопарой 5 и вторичным прибором 7, градуированным в единицах скорости.

При незначительном изменении скорости исследуемого потока изменяется коэффициент теплообмена между чувствительным элементом 1 и.потоком, что приводит к изменению давления насыщенных паров теплоносителя внутри чувствительного элемента и, соответственно, к изменению температуры насыщенных паров. Вторичный прибор 7 показывает новые значения скорости потока, вызвавшей изменение температуры насыщенных паров внутри чувствительного элемента.

Таким образом, упрощается конструкция устройства и повышается чувствительность измерений скорости потока жидкости или газа.

Для измерения скорости потока с помощью предлагаемого устройства достаточно определить температуру в одной единственной точке внутри чувствительного элемента, так как при постоянной скорости потока температура насыщенных паров жидкого теплоносителя практически одинакова в любой точке внутри полости чувствительного элемента. Это осуществимо с помощью всего одной термопары.

Устройство надежно в эксплуатации, так как сдай термопары защищен от воздействия набегающего потока. На результат измерений не влияют электропроводность и агрессивность потока.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее чувствительный элемент в виде герметично закрытого полого цилиндра, источник дополнительного теплового воздействия, распложенный иа одном конце чунстнительного элемента, термопару, один спай которой расположен вблизи источника дополнительного теплового воздействия, а другой - внутри чувствительного элемента, и вторичный прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, внутренняя поверхность чувствительного элемента покрыта слоем капиллярно-пористой структуры, пропитанным жидким теплоносителем, внутренняя полость чувствительного элемента вакуумиронана, а спай термо666478

7 у S

Составитель В. Назарова

Редактор Л.Тюрина Техред М. Келемеш Корректор А. Гриценко

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3174/35

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 пары, расположенный внутри этой полости, размещен вне эоны непосредо ственного контакта со слоем капиллярнопористой структуры.

Источники информации, принятые во внимание при эскпертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9152131, кл. G 01 Р 5/10, 1960.

2. Патент Франции 91339999, кл. G 01 Р 5/00, 1962.

3. Авторское свидетельство СССР

9201789, кл. G 01 P 5/10, 1965.