СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ПЫЛЕВЗВЕСИ В ГАЗОХОДЕ Российский патент 2002 года по МПК G01F1/34 G01F1/74 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода твердых частиц, транспортируемых газовым потоком в энергетике, химии, металлургии и других отраслях промышленности.

Известен способ определения расхода пылевзвеси в газоходе, включающий отбор в контрольных точках сечения газохода пробы твердых частиц за фиксированный промежуток времени и ее взвешивание, причем отбор твердых частиц осуществляют с помощью по крайней мере одной пересекающей сечение газохода и проходящей через контрольные точки струи капельной жидкости с постоянной поверхностью контакта с контролируемым потоком, ограниченным с помощью желоба, открытого со стороны набегающего потока. Далее производят отделение пробы от жидкости, ее высушивание, а величину расхода твердых частиц определяют согласно расчетной формуле [1].

Недостатком способа является невозможность непрерывно измерять расход твердых частиц, что ограничивается ресурсом фильтра: высокая инерционность и трудоемкость измерений, обусловленные необходимостью высушивания пробы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявленному является способ определения расхода пылевзвеси, заключающийся в пропускании газа от источника избыточного давления через две трубки, каждая из которых введена встречно в поток пылевзвеси, и измерении давлений в трубках [2].

Недостатком известного способа является низкая точность измерений.

Задачей изобретения является повышение точности измерения расхода пылевзвеси в газоходе.

Для решения указанной задачи газ в каждой трубке пропускают через местное сопротивление, измеряют температуру газа в газоходе, давление в выходном участке каждой трубки и определяют расход пылевзвеси согласно выражению:

где
P₁ и P₂ - давления соответственно в 1 и 2-ой трубках;
Р_а - давление источника избыточного давления;
Т - температура газа в газоходе;
S - сечение газохода;
λ - коэффициент гидравлического трения газохода;
l - расстояние между трубками 1,2 по длине газохода;
R - газовая постоянная;
g... - ускорение свободного падения;
D - диаметр газохода.

Сущность изобретения поясняется чертежом. Устройство, реализующее способ, содержит две трубки 1, 2, введенные встречно в поток пылевзвеси через стенку 3 газохода. Каждая трубка условно разделена на входной 4, 5 и выходной 6, 7 части. Во входном участке установлен жиклер 8, 9 (местное сопротивление), после которого размещены измерители давления 10, 11. В качестве источника избыточного давления возможно использовать атмосферное давление воздуха, так как давление в газоходе обычно ниже атмосферного. В этом случае из атмосферы через входные отверстия в трубки 1, 2 поступает воздух, конструкция устройства, реализующего способ, значительно упрощается. Трубки 1, 2 устанавливаются до дымососа (по потоку); т.е. между электрофильтром и дымососом.

Из уравнения Бернулли (при адиабатическом процессе) при скорости истечения газа V << С (где С - скорость звука в покоющемся газе) скорость воздуха в трубках 1, 2 ( V₁, V₂) можно определить:


где γ_в - объемный вес воздуха.

Скорость воздуха в трубках 1, 2 можно определить также по перепаду давлений на жиклере (на первых участках):


Из условия сплошности
V₁ = V₍₁₎;
V₂ = V₍₂₎
Приравняем (1), (3) и (2), (4), получим:
P₀₁ = 2P₁- P_a,
P₀₂ = 2 P₂- P_a.

P₀₁ и P₀₂ формируются также от расхода пылевзвеси, встречно воздействующего на расход воздуха через трубки 1, 2 и соответственно влияющего на величины давлении Р₁ и Р₂.

Для определения расхода газа Q (пылевзвеси) используем известную формулу:

Подставив (5) и (6) в (7) получим выражение для определения расхода газа:

Проведенные исследования по определению расхода пылевзвеси (газа) позволили сделать следующие рекомендации для построения измерителя расхода:
- расстояние l между трубками по длине газохода целесообразно выбирать минимальным;
- при минимальном расстоянии между трубками величину λ можно не учитывать;
- увеличение чувствительности измерений достигается увеличением разности P₁ и Р₂, т.е. разности диаметров жиклеров.

Таким образом, измерение расхода вылевзвеси (газа) в газоходе сводится к следующим операциям: измерение давлений P₁ и Р₂ в трубках, измерении температуры газа Т в газоходе, определении расхода пылевзвеси согласно упрощенному выражению (8):

где
Таким образом, в предложенной способе достаточно просто достигается реализация задачи измерения расхода пылевзвеси в газоходе за счет использования двух потоков газа (воздуха), вводимых через трубки встречно в контролируемый поток, измерения давления в этих потоках и преобразования измеренных значений, согласно проводимому экспериментальным путем выражению (8). Устройство, реализующее способ, обладает простой конструкцией, исключающей поступление контролируемой абразивной среды в средства измерений.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1394042, 6 G 01 F 1/74, 1988.

2. Патент PФ 2098771, G 01 F 1/34, 1997.

Через две встречно введенные в контролируемый поток пылевзвеси трубки, в каждой из которых установлено местное сопротивление (жиклер), пропускают воздух от источника избыточного давления. Измеряют температуру газа в газоходе, давление в выходном участке каждой трубки и определяют расход пылевзвеси по приводимому математическому выражению. Изобретение обеспечивает повышение точности при измерениях потоков низких концентраций (0,5-40 г/м³). 1 ил.

Способ определения расхода пылевзвеси в газоходе, заключающийся в пропускании от источника избыточного давления газа через две трубки, каждая из которых введена встречно в поток пылевзвеси, и измерении давлений в трубках, отличающийся тем, что газ в каждой трубке пропускают через местное сопротивление, измеряют температуру газа в газоходе, давление в выходном участке каждой трубки и определяют расход пылевзвеси согласно выражению

где P₁ и P₂ - давления соответственно в 1 и 2-й трубках;
Р_а - давление источника избыточного давления;
Т - температура газа в газоходе;
S - сечение газохода;
λ - коэффициент гидравлического трения газохода;
l - расстояние между трубками 1,2 по длине газохода;
R - газовая постоянная;
g - ускорение свободного падения;
D - диаметр газохода.