Устройство для определения энтальпии Советский патент 1984 года по МПК G01K17/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для определения энтальпии жидкости или газа в энергетике, теплофизике и других областях, где необходимо измерение энтальпии. Известно устройство для измерени энтальпии парожидкостной среды, имеющее датчики температуры и объем пара в среде, датчики величины магнитного потока, возникающего при введении термомагнитной и магнитноупорной жидкости в немагнитный сосуд,.с пробой, которую вводят в переменное магнитное поле. По полученньм данным определяют величины энтальпии U 3. Недостатками такого устройства является то, что измерение произвог дится дискретно и устройство примен мо только при докритическом давлении пробы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения энтальпии жидкости или газа, содержащее зовды, соединенные с ПОЛЮСОВОЙ и минусовой лини ми дифманометра. Показание дифманометра пропорционально плотности среды, которая зависит от энтальг:-. ПИИ С2 3. Недостатком указанного устройств является зависимость показаний от изменения давления среды и скорости потока. Цель изобретения - повышение точности измерений путел исключения влияния на измерения давления жидко ти или газа. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения энтальпии жидкости или газа, включа щее пробоотборный зонд и манометр, соединенный с ним, снабжено трубкой с соплом, консольно закрепленной одним своим концом с возможностью углового перемещения и соединенной с зондом, датчиком усилия, соединен ным с трубкой, и преобразователем, при этом, манометр через преобразователь подключен к датчику усилия. Согласно известной формуле, реак тивная сила, возникающая при критическом истечении среды из сопла, равна где а - скорость звука на срезе соп ла; плотность среды; - площадьвыходного сечения сопла. Параметры среды на срезе сопла однозначно связаны с параметрами, а именно с энтальпией и давлением, среды перед соплом, и достаточно просто определяются по i-S-диаграмме исследуемого вещества, т.е. .po) ; (2) (о РО) : (i) Таким образом, (ijj, рр , (fl т.е. реактивная сила однозначно связана с параметрами среды перед соплом. Так как целью является измерение энтальпии, то FCfо оказывается вредной. Для исключения влияния изменения давления на величину F в устройство введен датчик давления и преобразователь. Пусть произошло изменение давления измеряемой среды при постоянной величине энтальпии. Тогда изменяется реактивная -сила. Но изменение давления вызывает также изменение выходной величины преобразователя, который настраивается так, чтобы скомпенсировать изменение реактивной силы. Вьшолнение преобразователя может быть разнообразным и зависит от применяемого датчика усилия(силомера ), расчетного диапазона изменения давления и т.д. Например, при достаточно узком диапазоне изменения давления можно применить механическую связь чувствительный элемент датчика давлениячувствительный элемент датчика усилия. В этом случае роль преобразователя может играть пружина с регулируемой при настройке прибора силой сжатия. При достаточно широком диапазоне изменения давления рациональнее преобразовать величины усилия и давления в однотипные сигналы (например токовые ), а затем из вычесть. В этом случае задают необходимую зависимость компенсирующего сигнала от давления. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из зонда 1, соединенного с патрубками 2, один из которых соединен с трубкой 3, верхний конец которой заглушен и соединен с пружиной 4, а другой

конец соединен с соплом 5, расположенным в корпусе 6, и штоком 7, подсоединенным к датчику 8 усилия, другой патрубок 2 соединен с датчиком 9 давления, выходной сигнал которого подается на преобразователь 10, соединенный с датчиком 8 усилия.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемую среду собирают зондом 1 и подают через патрубок 2 к датчику 9 давления и к трубе 3, которая подвешена в корпусе 6 и заканчивается соплом 5. Среда постзшает к соплу 5, истекает в объем корпуса 6 и поступает на слив. Возникающая при этом реактивная сила, зависящая от энтальпии и давления среды, измеряется силомером, соединенным с трубкой 3 штоком 7. Для исключения влияния изменения давления на результат измерения устройство содержит датчик давления(например стандартный манометр типа МЭД ), выходной сигнал которого поступает на преобразователь 10, соединенный с силомером, формирующим по этому сигналу усилие, равное только той части реактивной -илы-, которая определяется изменением давления. Это усилие вводится в силомер для компенсации погрешности, вызванной отклонением давления. Выходным сигналом преобразователя 10 может быть и сигнал, аналогичный выходному сигналу силомера(например, величина электрического тока). В этом случае сигналы от силомера и преобразователя 10 должны просто вычитаться.

Устройство может быть использовано в различных областях техники как измеритель энтальпии жидкости или газа, в частности, в энергетике для измерения энтальпии рабочей среды в зоне больших теплоемкостей прямоточных котлов, в системах регулирования соотношения водатопливо.

При использовании изобретения в системах регулирования соотношения вода-топливо прямоточных котлов экономический эффект составляет 20 тыс.руб/год-на один блок 300 МВт за счет улучшения качества поддержания теплового режима пароводяного тракта и, как следствие, повьш1ения надежности работы оборудования.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ жидкости или газа, включающее пробоотборный зонд и манометр, соединенный с ним, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения влияния на измерения давления жидкости или газа, оно снабжено трубкой с соплом, консольно закрепленной одним -своим концом с возможностью углового перемещения и соединенной с зондом, датчиком усилия, соединенным с трубкой, и преобразователем, при этом манометр через преобразователь подключен к датчику усилия. СО сд