Способ измерения расхода тепла

 

Союз Советскии

Социалистически и

Респубпии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()932292 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 25.04.80 (21) 2916368/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)M. Кл.

С 0»1/06 еввударстееииыи кемитет

СССР вв делам иэееретеиий и открытий

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень № 20

Лата опубликования описания 30. 05. 82 (53) УД1 536. .532(088.8) 1 :)

1

Ф

/ (72) Автор изобретения

В.А. Гродко (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТЕПЛА

Изобретение относится к способам измерения количества тепла, сообщаемого в единицу времени жидким или газообразным веществам и переносимого ими по замкнутым контурам, и может быть использовано при испытаниях и исследованиях теплообменных устройств малой мощности, в частности - транспортных установок.

Известен способ определения расхода тепла, основанный на измерении величин массового или обьемного расхода теплоносителя и разности сред-. них температур в сечениях, ограничивающих участок подвода тепла, т.е.по изменению теплосодержания на участке теплообмена. Результаты измерений используются при расчете величины расхода по зависимости

О = К ° С СР.ЬТ, (1) где Q - тепловой поток (расход тепла);

G - массовый расход жидкости или газа(теплоносителя);

2 Ф

С - средняя теплоемкость теплоР носителя отнесенная к факt тически имевшему место интервалу температур;

b T - измеренная разность температур теплоносителя на входе и выходе из теплообменного устройства;

К - корректирующий коэффициент, учитывающий вероятные от о клонения истинных значений параметров G и дТ от измеренных (1).

Недостатками способа являются: необходимость знаний о соответствии

I5 вводимых корректирующих параметров и коэффициентов фактическому состоянию контролируемой системы и неизбежность погрешностей в измерениях, связанных с использованием большой номенклатуры датчиков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения расхода тепла, состоящий в измерении разности

3 93229 температур в потоке теплоносителя на входе и выходе из этого участка, дополнительном нагреве теплоносителя при прохождении им контрольного участка с измерением разности темпе- . ратур на входе и выходе и в определении величины расхода тепла на контролируемом участке по величине электрической мощности дополнительного нагревателя на контрольном участ- 1ю ке.

Подбирая электрическую мощность нагревателя так, чтобы ЭДС датчиков температуры оказались одинаковыми, определяют тепловой поток, отдаваемый 1ю теплоносителю в теплообменном аппара-. те, как величину, пропорциональную. электрической мощности нагревателя = п н (2) где n - функция количества дифферен- 2в циальных термопар в обеих батареях; когда эти количества равны, n = 1, что в дальнейшем для простоты будет предполагаться. Способ измерения расхода тепла. заключается, таким обра-. 2s зом, в том, что расход тепла Q полагается функцией только величины

ЬТ Г23.

Недостатком этого способа являет- щ ся необходимость учитывать изменение параметра Ср при повышении средней температуры теплоносителя на участке дополнительного источника тепла.

Полагая, что зависимость (1)одинаково справедлива для контролируемого участка (теплообменного аппарата) и контрольного участка (зоны дополнительного нагрева) и что G = сопst и К = const получим, очевидно, что 40

Q. -= -— — 0 (3)

Срн

Это означает, что при использовании устройства необходимо производить оценку величины Q по зависимости (3),-45 а не (2) . Величина С /С для разных веществ и интервалов температур может быть различной. Например для этилового спирта при давлении 10 кг/см ккал величина Ср в . составляет кг град

0,525 при 0 C и 0,784 при 100 С т.е.

° °

С 100 С

С ) 0 С

P.

Для воды на линии насыщения такое же увеличение отношения теплоемкостей достигается при изменении средней е температуры от 0 до 320 С.

2 ф

Таким образом, использование. такого способа требует учета информации о теплофизических свойствах теплоносителяк..

Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения расхода тепла за счет исключения информации о теплофизических характеристиках теплоносителя.

Поставленная цель достигается тем, что теплоноситель охлаждают на участке между контролируемым и контрольным участками до равенства средних по поперечному. сечению потока теплоносителя температур на входе в контролируемый и контрольный участки.

На чертеже изображена схема осу-. ществления способа.

Способ осуществляется с помощью замкнутого контура 1 с перемещающимся по нему жидким или газообразным теплоносителем в направлении, указанном стрелкой 2. По направлению движения теплоносителя вдоль контура размещены контролируемый участок

3 представляющий собой некоторое теплообменное устройство, расход тепла в котором нуждается в измерении, холодильник 4, в котором каким-либо способом от теплоносителя отводится тепло, передаваемое ему на участке 3, от теплоносителя отводится тепло, передаваемое ему на участке 3, контрольный участок 5 с регулируемым электроподогревателем 6 и -ваттметром 7, де имеется возможность передавать теплоносителю тепловой поток, величина которого может быть непосредственно измерена с достаточно малой погрешностью. Датчики для измерения средних по сечению потока температур расположены в четырех сечениях контура и объединены в измерительные схемы 8 и 9 дифференциально, так чтобы имелась возможность регистрации на вторичных измерительных приборах 10 разностей (перепадов) средних температур на входе в контролируемый и контрольный участки и на выходе из них.

Способ измерения расхода тепла осуществляется следующим образом.

По контуру 1, в направлении, указанном стрелкой 2, пропускают поток теплоносителя и путем регулирования величин теплосьема на участке охлаждения 4 и передаваемого в поток на участке 5, достигают нулевых перепа932292 дов температуры на приборах lO в обеих измерительных цепях 8 и 9, при термодинамически установившемся по-токе, расход тепла на контролируемоМ . участке 3 определяют величиной, фиксируемой ваттметром 7, вне зависимости от теплофизических и гидродинамических характеристик теплоносителя.

Предлагаемый способ позволяет выполнять непосредственные измерения расхода тепла без вычислений (или использование аппаратуры выполняющей вычислительные операции) и применения информации о каких-либо характеристиках теплоносителя. Таким обра- tS зом, достигается повышение точности измерения, в частности, когда отсут" ствует полностью или частично достоверная информация о характеристиках теплоносителя или когда эти харак- 20 теристики могут быть подвержены неконтролируемым изменениям во времени, например при исследованиях многокомпонентных теплоносителей, химически активных сред, в условиях не" 25 полной герметичности контура и т.п.

Применимость предлагаемого способа ограничена величинами тепловых потоков, при которых операции отвода и повторного подвода тепла к теплоносителю начинают приводить к существенным дополнительным энергетическим затратам, а также - величинами скорос» тей теплоносителя, при которых средние статические давления в потоке на

3% контролируемом и контрольном участках становятся различными настолько, что оказывается заметной разница в величинах теплоносителя на этих участках.

Формула изобретения

Способ измерения расхода тепла по изменению теплосодержания в потоке жидкого или газообразного теплоносителя на участке определения расхода тепла, включающий измерение разности температур в потоке теплоносителя на входе и выходе из этого участка, дополнительный нагрев теплоносителя при прохождении им контрольного участка. с измерением разности температур на входе и выходе и определение величины расхода тепла на котролируемом участке по величине электрической ° мощности дополнительного нагревателя на контрольном участке, о т л ич а ю шийся тем,нто, с целью повышения точности и упрощения процесса измерения эа счет исключения информации о теплофизических характеристиках теплоносителя, теплоноситель охлаждают на участке между контролируемым и контрольным участками до равенства средних по поперечному сечению потока теплоносителя температур на входе в контролируемый и контрольный участки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Г 1470 10, кл. G 01 К 17/06, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР

И 494630, кл. G 01 К l7/10, 1973 (прототип).

932292

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035,, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3763/59

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

Составите ь H. Горшкова

Редактор Ю. Середа Техред И. Рейвес " . Корректор А. Фере ц