Устройство для определения концентрации движущейся жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к измерите ной технике, в частности к измерению концентрации движущейся жидкост Определение концентрации движущейся жидкости производится по изменению ее теплофизических свойств в фуккции от содержания какого-либо компо нента в движущейся жидкости. Известны методы определения теплофизических свойств движущейся жид кости пропусканием ее через трубу с нагреваемыми или охлаждаемыми стенками С ОК недостаткам указанных способов относятся необходимость измерения расхода жидкостей, ввод измерителей температуры непосредственно в поток жидкости и необходимость поддержания пocтoян й ми температуры стенок и жидкости до ввода ее в измерительный участок. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения концентрации движущейся жидкости, содержащее тепловой преобразователь измерительный и компенсационный тер моприемники, включенные в противоположные плечи измерительной мостовой схемы, аналого-цыфровые преобразователи, вычислительное устройство и измерительный прибор 2, Недостатками известного устройства являются применение дополнител ной системы для создания постоянног давления на входе в измерительный преобразователь, что усложняет уст ройство и, кроме того, не обеспечивает постоянного расхода жидкости при изменении вязкости измеряемой среды. Кроме того, известное устройство неработоспособно в условиях переменных, расходов. Цель изобретения - определение концентрации движущейся жидкости в условиях переменного расхода. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения концентрации движущейся жидкости, содержащем тепловой преобразователь, измерительный и компенсационный термоприемники, включенные в противоположные плечи измерительной мостовой схемы, аналого-цифровые преобразователи, вычислительное уст ройство и .измерительный прибор, за зоной нагрева на расстоянии Хот измерительного термоприемника по хо потока установлен второй измеритель ный термоприемник, включенный с компенсационным термоприемником в противоположные плечи дополнительной Мостовой схемы, а расстояние определяется из выражения ) где К - отношение коэффициентов усиления второго и первого измерительных термоприемников;ai - минимальный коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к потоку; Д. - коэффициент теплопроводности II ,2 материала стенки трубы; - геометрический параметр; d, и соответственно наружный и внутренний диаметры трубы. На фиг. 1 показаны кривые зависимости превышения температуры t стенки измерительной трубы врезультате нагрева над начальной температурой стенки и жидкости по ходу потока, где У, - расстояние от середины зоны нагрева по ходу потока; внутренний диаметр измерительной трубки; на фиг. 2 - кривые зависимости превышения температуры стенки трубы над начальной температурой жидкости в местах установки измерительных термоприемников от концентрации и расхода жидкости, гдеА.1.:| - из&1точная температура на первом термоприемнике; Аt2 - избыточная температура на втором термоприе№ ике; С - концентрация исследуемой жидкости; G - ее. расход; на фиг. 3 схема предлагаемого устройства. Превышение темпе эатуры стенки над начальной температурой (фиг.О зависит как Фт расстояния от середины зоны нагрева, так и от расхода и состава потока (штрих-пунктирными линиями обозначены различные концентрации жидкости при большем расходе, сплошными - при меньшем расходе). Поскольку превышение температуры является функцией расхода и концентрации, то для получения информации о концентрации потока в условиях переменного расхода необходимо как минимум два канала передачи информации. С этойцелью устанавливаются два термоприемника различной Чувствительности.

Первый из мерительный термоприемник установлен в середине зона нагрева с целью получения максимальной чув ствительности по аналогии с прототипом.

Расстояние от середины,зоны нагрева до места установки второго измерительного термоприемника определяется по эмперической формуле

еик

.4-8.ГУ

1 ИИ о

где У - расстояние от середины зоны iнагрева до вtoporo измеритель

ного термрприемника; К - отноше1чие коэф(|)ициента усиления второго и первого измерительных термоприемников; коэффициент теплоотдачи от

-niiw стенки трубы к потоку; А. - коэффициент теплопроводности материала стенки;

,а|-4

d ис| --соответственно наружный и . внутренний диаметры трубы.

Устройство содержит трансформатор 1, вторичная понижающая обмотка кото рого через контакты 2 соединена с измерительной трубой 3 теплового гв еобразователя k, мостовую измерительную схему $, в смежные которой включены первый измерительный б и

компенсационный 7 термоприемники, дополнительную мостовую схему 8, в смежные плечи которой включены бторой измерительный 9 и компенсационный 10 термоприеммики, аналогоцифровые преобразователи 11 и 12,

032383

обеспечивающие согласование входных сигналов, вычислительное устройство 13f построенное на микропроцессоре, и измерительный прибор Ц, 5 Устройство работает следующим образом.

При протекании исследуемой жидкости по измерительной трубе 3 теплового преобразователя , в результате 10 нагрева участка измерительной трубы за счет его омического сопротивления электрическим током через контакты 2 вторичной понижающей обмотки трансформатора, на стенке измериJ5 тельной трубЫ и в потоке жидкости возникает температурное поле, максимум которого находится в зоне нагрева.

На выходе измерительной мостовой схемы 5, в смежные плечи которой включены -измерительный термоприемиик 6, находящийся в зоне нагрева, и компенсационный термоприемник 7, вырабатывается сигнал Л t, т.е. ра;эность температур измеритеяьнси-р и компенсационного термстриепников, а.на дополнительный мостовой схеме S, в смежные плечи которой включены второй измерительный термопрйемник

9f находящийся на расстоянии of измерительного термоприемника по ходу потока, и компенсационный термоприемник 10, вырабатывается сигнал &Ч разность температур второго измерительного и компенсационного термоприемников.

Таким йбразом, предлагаемое устройство позволяет определять концентрацию движущейся жидкости В условиях переменного расхода. -2,4 -1,6 -0,8 О 0,8 1,6 2, 3,2 V,(7 X/rf

f Ci Ci

, &g &t

Фиг,1

-. 4iz, (

««.2