Тепловой расходомер

 

Союз Соиетсиих

> 777439

Соииалистичес них

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 233954 (22) Заявлено 08 08.77 (21) 2514929/18-10 (51) М.Кл.з 6 01 F 1/68 с присоединением заявки— (23) П:риоритет—

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень ¹ 41 (53) УДК 681 121 (088.8) (45) Дата опубликования описания 13.12.80 (72) Авторы изобретения

Л. В. Заходский, В. И. Егоренко, Д. В. Беляев и В. И. Калмановский (71) Заявитель

i(54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к приборостроению, а именно к тепловым устройствам для измерения расхода газа или жидкости, По основному авт. св. № 2i33954 известен тепловой раеходомер содержащий резистор-,нагреватель, выполненный из участ,ка трубопровода со стенками более тонки- ми, чем стенки основного трубопровода, и включенный в мостовую схему, дифференциальный усилитель сигнала,разбаланса мостовой схемы, выход которог о подключен хо входу устройства регулирования напряжения, аключенного между источником питания и мостовой схемой.

Недостатком этого устройства является нелинейность градуировочной характеристики:расход-мощность,при малых расходах.

Цель изобретения — расширение линейного диапазона измерения в области малых р а сходов. ,Это достигается тем что расходомер снабжен дополнительным .нагревателем, установленным после основного терморезистора-нагревателя,и подключенным к источнику питания через регулируемое сопротивление, при этом дополнительный нагреватель установлен от основното терморезистора-нагревателя на расстоянии, равном или меньшем расстояния между упомянутым основным терморезистором-нагревателем и входным компенсационным резистором.

На чертеже приведена конструкция и измерительная схема теплового расходо6 мера.

Устройство содержит отрезок трубы 1, участки которого .представляют собой входной компенсационный :резистор 2, терморезистор-нагреватель 8 и дополни10 тельный нагреватель 4. Нагреватель 8 отделен от;резистора 2 и нагревателя 4 участками 5 и 6 трубы с тонкой стен1кой. Резиcторы 7 и 8 с резистором 2 и нагревателем 8 соединены в мостовую схему, сигнал раз1п баланса которой усиливается усилителем 9 и управляет регулирующим устройством .10.

Источник питания,11 подключен через регулирующее устройство 10 к диагоналки питания мостовой схемы и через переменный

2о резистор 12 к дополнительному нагревателю 4.

Устройство работает следующим образом.

25 Мостовая схема состоящая из терморезистора-.нагревателя 8, компенсационного резистора 2 и термостабильных резисторов

7 и 8, .вместе с дифференциальным усилителем 9 и регулирующим устройством 10 образуют схему автоматической стабилиза777439 ции средней температуры терморезисторанагревателя 8.

3а счет действия этой схемы на диагонали питания мостовой схемы устанавливается такое напряжение, которое обеспечивает нагрев терморезистора-нагревателя

8 до средней температуры, при которой выполняется условие баланса мостовой схемы

- Р Р0 Ср 7 Qм

40 где Р, — мощность, выделяемая на терморезисторе-нагревателе при нулевом расходе (тепловые потери);

P — мошность при наличии расхода; 45

С р — удельная теплоемкость вещества потока;

ЛТ вЂ” разность температур потока на входе в терморезистор-натреватель на его выходе; 50

Q„— массовый расход вещества потока. Однако при малых расходах увеличение мощности будет значительно меньше рассчитанного по уравнению теплового баланса за счет влияния тепловых потерь через

"„,частки 5 и б, которые изменяются при изменении расхода и особенно сильно влияют на характеристику именно .при малых расходах. Это влияние объясняется следующим образом., 60

При малых расходах вещество потока успевает, несколько нагреться за время прохождения участка,5. Чувствительность преобразователя медленно возрастает по щре увеличения расхода за счет того, что где Рг, 1хз, R7 и Rg — соответственно величины сопротивлений участков 2 и 8,и ре- 15 зисторов 7 и 8.

При отсутствии потока на терморезисторе-нагревателе 8 выделяется мощность, компенсирующая потери тепла с его внешней поверхности, через участки 5 и б и че- 20 рез .неподвижное вещество, заполняющее внутреннюю полость трубы.

При наличии потока увеличивается теплоотдача с внутренней повсрхност", терморезистора-нагревателя 8, íî его средняя температура остается прежней за счет действия, схемы стабилизации температуры, которая увеличивает на пряжение питания мостовой схемы, компенсируя тем самым мощность, которая расходуется на нагрев потока. Так как средняя температур а терморезистора-нагревателя 8 остается прежней то не изменяется и количество тепла, рассеиваемое его внешней поверхкостью, и увеличение мощности должно быть прямо пропорц ио нально массовому расходу вещества потока с,известным уравнением теплового баланса: потеря успевает прогреться на участке 5 до меньшей температуры из-за увеличения линейной скорости потока и увеличения крутизны подъема температурного поля в зоне участка 5. Занижение чувствительности при малых расходах происходит и за счет участка б, который .нагревается выходящим нз зоны терморезистора-нагревателя

8 потоком вещества, что .при водит к уменьшению тепловых потерь через участок б, следовательно, и к снижению того приро=та мощности, копорый произошел за счет увеличения расхода. В результате чувств: тельность преобразователя медленно возрастает по мере увеличения расхода и достигает постоянного и близкого к расчетной величине значения только при катком-то значении расхода, зависящем от геометрических размеров (длина, внутренний диаметр, толщина стенки) участков 5 и б и от теплофизических свойств материала трубы.

При наличии дополнительного нагревателя 4, расположенното после терморезистора-напревателя,8 по ходу потока,на некотором расстоянии от него, и при равенстве их температур |влияние нагрева участка б выходящим из терморезисторанаг ревателя 8 потоком вещества практически устраняется, так как в этом случае тепловые потери через участок б близки к нулю и не изменяются при увеличении,расхода. Если же температура дополнительного нагревателя 4 будет выше температу-: ь тсрморезистора-нагревателя 8 приблизительно .на величину перепада температуры на участке 5, то при отсутствии потока вещества устанавливается определенный тепловой поток от дополнительного нагревателя 4 через участок б к терморезисторунагревателю 8. При увеличении потока вещества этот тепловой поток будет уменьшаться, что приведет к увеличению мощности, потребляемой от источника питания терморезистором-натревателем 8 т. е. к увеличению чувствительности. Выбрав длину участка б и регулируя температуру дополнительного нагревателя 4 изменением временного резистора 12, можно достичь ,компенсации отрицательного влияни участка 5 на начало градуцровочной хахактеристнки. !

Формула изобретения

1. Тепловой;расходомер ло авт. св. № 233954, отлича ю щи и с я тем, что, с целью расширения линейного диапазона измерения в области малых расходов, он снабжен дополнительным нагревателем, установленным после оснопного терморезистора-нагревателя и подключенным к источнику питания через регулируемое сопротивление.

777439

Составитель И. Андреева

Редактор Т. Клюкина Техред А. Камышннкова Корректор И. Осиповская

Заказ 1476/1479 Изд. № 546 Тираж 810 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Г1атент»

2. Расходомер по п. 1 о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дополнительный нагреватель установлен от основного тер морезистора.; Нагревателя на расстоянии, равном или меньшем расстояния между упомянутым основным терморезистором-нагревателем и входным комщенсационным резистором,