Способ измерения энтальпии

 

Союз Советских

Социалистических

Рвслублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ н>864087

К АВТОРСКОФАУ СВИ ВТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 1810,79 (21) 2832376/18-25 с присоединением заявки Но(23) Приоритет

Опубликовано 15,09.81.Бюллетень Ио 34

Дата опубликования описания 15.09,81 (51) М. Кл.

G 01 и 25/58

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. 39:

:533. 275 (088. 8) (72) Авторы изобретения. В.A. Гладченко и В.С.Ястребов (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ И311ЕРЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения физических величин, и предназначено для измерения энтальпии парожидкостной среды в герметичной системе, определения объема жидкости, соотношения объемов жидкости и пара.

Известен способ определения теплосодержания теплового потока по разности темпера:vp на входе и выходе термического сопротивления, через которое проходит тепловой поток (1).

Известный способ недостаточно точен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения энтальпии, заключающийся в измерении температуры и объема пара в среде, помещенной в резервуар из немагнитного материала (2).

Однако данный способ измерения энтальпии характеризуется невысокой точностью из-за дополнительных потерь информации в передаточных звеньях, сложностью чстоойства, невозможностью учета среднего давления и температуры в объеме, а также наличием дополнительного сопротивления при движении парожидкостной среды.

Цель изобретения — повьааение точности измерения, упрощение измерительной аппаратуры, повышение надежности работы систем, осуществление бесконтактной связи измерительной систеьм с парожидкостной средой.

Цель достигается тем. что согласно способу измерения энтальпии парожидкостной среды, заключающемуся в измерении температуры и объема пара в среде„ находящейся в резервуаре иэ

15 немагнитного материала, в зоне измерения создают переменное магнитное поле, затем в парожидкостную среду последовательно вводят термомагнитную и магнитоупругую жидкости, измеряют

20 величину магнитного потока, замыкающегося через термомагнитную жидкость. по которой определяют температуру йарожидкостной среды, и величину магнитного потока, замьйающегося через

25 магнитоупоугую жидкость, по которой определяют давление парожидкостной среды, определяют соотношение величин магнитных потоков, один из кото. рых измеряют по верхнемг уровню жид30 .костной Фазы среды. а другой — по

864087 нижнему уровню, и по измеренным данным рассчитывают искомый параметр.

На чертеже схематично изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Схема содержит трубу 1 с магнитной жидкостью 2, сердечники 3 и 4 иэ

5 ферромагнитного материала, обмотки 5 возбуждения (OB1,0Â2, OB3), измерительную обмотку б температуры и давления (ОЦ1), измерительные обмотки 7 и

8 соотношений объемов жидкости и пара .(Ц02, U.03), и пересчетное устройство

9.

Устройство работает следующим образом.

При введении в парожидкостную сре- 15 ду термомагнитной жидкости замыкается магнитный поток через два сердечника 3 и 4. В сердечнике 3 величина магнитного потока определяется температурой термомагнитной жидкости 20 (парожид остной среды) и напряженностью магнитного поля, образующегося в результате действия обмоток 5, которые питаются от сети переменного тока. Задаваясь постоянными параметра- р ми цепи питания обмоток 5, можно определить температуру парожидкостной среды по изменению величины индуктируемого в обмотке б напряжения, которое подают на ересчетное устройст- 3Q во 9(Т) .

Магнитный поток в сердечнике 4 замыкается по двум направлениям: с одной стороны поток замыкается через стержень с обмоткой 7, который охватывает половину трубы 1 с другой стороны — через узкий стержень с обмоткой 8, расположенный в нижней части трубы 1. Соотношение объемов жидкости и пара определяется по отношению магнитных потоков в двух стержнях с обмотками 7 и 8 сердечника 4.

Пропорционально магнитным потокам в обмотках 7 и 8 индуктируются напряжения, которые подаются на входы пересчетного устройства 9 ((11,Ц2). Величина отношения этих напряжений (U1,92), которая вычисляется в пересчетном устройстве, определяет соотношение объемов жидкости и пара. Измерение давления парожидкостной среды осуществляют при введении в парожидкостную среду магнитоупругого материала (феррита). При этом магнитный поток сердечника 3 замыкается через магнитоупругий материал. Давление можно определить по изменению величины индуктируемого в обмотке б напряжения. которое поцают на пересчетное устройство 9(.Р).

Термомагнитную и магнитоупругую жидкость можно вводить несколькими способами. Наиболее эффективным является способ, при котором эти ферромагнитные жидкости не смешиваются, что можно осуществить, вводя одну иэ жидкостей непосредственно в парожидкостную среду, а другую (ферромагнитную жидкость) — в определенных местах индикации системы, по которой циркулирует парожидкостная смесь. Удерживается жидкость в местах индикации постоянными магнитами, причем усилие удержания должно быть больше силы, воздействующей со стороны парожидкостной среды. Использование постоянных магнитов улучшает характеристики магнитной системы в результате воздействия постоянного подмагничивания.

Примеры применения предлагаемого способа измерения приведены в таблице.!

1l о

Х о

Ц

l0 I

1

Ф е е х х х

0 <б и х

I!!

1 О е м хох

Фее

X N I!!

ОХх

НХО

Ю м

Ю

Ю

Ю

М

1О

»-1

Ю

Ю (Ч

М

Ф а о (б U

m Г-»

Ю

С»

Ю

М

C)

»Ч

Ю о

С»

»-»

Ю м

»1

Ф I н е

X I

1 х

Ф I х

1 Е

О 0

g с о

Г о ы х ц

C) М

m I

Х I

Ф

Я

Х х е

С !! о н и х х

1-» 1»

1 ок н х и

Е»

Ое 0 м е ц н оее

П Е

0 н с х х х х

1»

»-1 х

»О

»11 х

Ъ х а

О Н».»1

g 9XC! о н о х Фю

С! Ц »»Л

2 а

X $

Э

Я .(» а.

d»! ! ж

»ф л! о оо а оээ о !1- <

1 1 ! оо осл

N O у 1 1

»»»»-1

Н 1 1

u III ф

1-» о о и о и

Ф о

A н о

5 х и О а

3х о о х о н х L и а

Ф о х н

»

t, 1 !

I .

1 ех х и 1 н

ОХхе х &е Е

1 е а !

»» &

Е Н Х I»!

9930 н ахx! 1 нхх х х х х ао

4 х х 4 (б е» яхт

11

I Н и х о х х Е хое ехай

Е х 1::1!

I х 4 х

Рх о! аеое жИхЕ

1 х o е х 0 с!о ххах О Ф с хаех

N3 B 1 н!

Ю

C) Ю

Ю »3

М, »-1

»-»

86 4087 х х!о!

О ХАЛИФ а! хо н

Î0,ÜИХа

Н91.299» доцахь й!! !»! И хнх»

Фехо3 х аo и х

864087

-15 С

При этом температура парожидкостной среды изменяется в пределах от

-30 до 70 С, а давление н пределах

0-20 ат.

Изменение ЭДС в измерительной обмотке б (0.01, см.чертеж) происходит в соответствии t зависимостью

1 " РР21 К -Я Е М му мтл о о

>л-, о> о

1 где каличество витков обмотки

ÎÂ1", количество витков обмотки

ОВ2; количество витков обмотки 001; 6Î ток в первичных обмотках„ сопротивление магнитной систеьы при минимальной измеряемой температуре (давлении), 65

В холодильных агрегатах для смазки трущихся поверхностей деталей поршневых компрессоров применяют смазочные масла. Как показали исследования, ферромагнитные жидкости типа ПМТС, ХС и др. не уступают по своим свойствам применяемым смазочным маслам, т.е. в качестве смазки в холодильных агрегатах можно применить ферромагнитную жидкость.

Поэтому при заправке холодильного агрегата, являющегося герметичной системой, в качестве смазки и датчика температуры,дадления. соотношения объемов жидкости и пара, а следовательно, энтальпии нводят ферромагнитную жидкость, основой которой является кремнеорганическая жидкость

ХС-2-1.

Наполнителями в используемых ферромагнитных жидкостях являются термомагнитный и магнитострикционный материалы. Данные наполнителей, других материалов и приборов, примененных .. примере, приведены в таблице.

Температурный диапазон нормальной работы ферромагнитных жидкостей от

-100 «+2 0 С.

Соотношение заправки фреоновой холодильной установки осуществляют н пропорции 1/8 (ферромагнитная жидкость/фреон).

Включают холодильный агрегат после заправки при температуре окружающего ноздуха 20 С и номинальном режиме его работы:

Холодопроиэводительность 1050О ккал/ч

Скорость вращения электродвигателя 1000 об/мин

Температура кипения хладагента

Температура. конденсации 50 С

Температура всасынания 12 С о величина зазора в магнито ной системе определяемая размерами немагнитных материалов, находящихся на пути замыкающегося магнитного потока, М вЂ” магнитная проницаемость

0 в зазоре, площадь зазора, н — сопротивление магнитной

Мтл системы при изменении температуры термомагнитной жидкости (парожидкостной среды) .

ЭДС изменяется в пределах 0-6 В в случае измерения температуры и в пределах 0-4 В в случае измерения давления.

Величину соотношений объемов жидкости и пара определяют по соотноше-, нию выходных напряжений обмоток 7 и

8 {002, 403) которое изменяется в пределах 1-10. Затем подают на пересчетное устройство типа "Электроника" (калькулятор ) напряжения, соответствующие температуре, давлению парожидкостной среды, объему пара в момент измерения, с значением внутренней энергии, определяемой температурой и объемом пара.

Применение в предлагаемом способе ферромагнитной жидкости при измерении изменения соотношений объемоз жидкости и пара в объеме среды повышает точность измерений при упрощении измерительной аппаратуры, расширяет возможности систем измерения эчтальпии парожидкостной среды в герметичной системе. Способ можно использовать для контроля наличия жидкости (например смазки ), определения ее объема и др.

Формула изобретения

Способ измерения энтальпии парожидкостной среды, заключающийся н измерении температуры и объема пара в среде, помещенной в резервуар иэ немагнитного материала, и расчете энтальпии по полученным данным, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, сокращения времени измерения и расширения диапазона измерения энтальпии в герметич ных системах, в зоне измерения создают переменное магнитное поле, затем в парожидкостную среду последовательно вводят термомагнитную и магнитоупругую жидкости, измеряют величину магнитного потока, замыкающегося через термомагнитную жидкость, по которой определяют температуру парожидкостной среды, и неличину магнитного потока, замыкающегося через магнитоупругую жидкость, по которой определяют давление парожидкостной среды, определяют соотношение неличин маг864087

Составитель A.Ïëàòîâà

Редактор И.Келемеш ТехредA. Бабинец

Корректор C,шекмар

Заказ 7770/62 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 нитных потоков, один иэ которых измеряют по верхнему уровню жидкостной фазы среды, а другой по нижнему уровню, и по измеренным данным рассчитывают искомый параметр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании

Р 1521532, кл. G 01 K 13/00..

2 . Патент США У 4 0784 31, )кл. С 01 K 17/00 (прототип) .