Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов Советский патент 1985 года по МПК G01N25/32 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям свойств веществ, в частности теплоты сгорания газообразного топлива, и может, быть Использовано в теплоэнергетике, в различных отраслях промьшшенности, использующих теплоту сгорания газов, а также при научныхисследованиях.

Известно устройство для измерения теплоты сгорания горючих газов, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой расположена замкнутая измерительная ячейка с газогорелочным узлом, окруженная жидкостной ванной и снабженная патрубками подвода горючего газа и окислитёл я, при этом жидкостная ванна снабжена датчиками темпе.ратурЫСО.

Основным недостатком этого устройства является невозможность осуществления непрерывного процесса измерения теплоты сгорания газа. Кроме того, сложность, трудоемкость и значительная длительность цикла измерения (порядка 4-6 ч на одно измерение) существенно ограничивают область его применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для непрерьгоного измерения теплоты сгорания горючих газов, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой установлены сравнительная ячейка с источником тепла, измерительная ячейка с газогорелочным узлом, охваченным рекуперативным теплообменником поверхностного типа и датчиками температуры, расположенными в местах входа горючего газа, окислителя и вьпсода продуктов сгорания, тепловой мост , выполненный в виде оболочки, изотермический блок, выполненный в виде замкнутой камеры и находящийся в контакте с ячейками через тепловой мост, преобразователи теплового потока, соединенные без зазоров с боковыми поверхностями измерительной и сравнительной ячеек и связанные электрически с входом системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником тепла. Кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи рабочей смеси к измерительной ячейке (2.

Основным недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от пространственной неоднородности температурных полей ячеек при калибровке и рабочем I измерении, обусловленной различиями в природе источников тепла, конструктивными неоднородностями и т.д. Величина такой погрешности может наодиться на уровне порядка 4%,

Цель изобретения - уменьшение погрешности Измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для непрерьшного измерения теплот г сгорания горючих газов, содержащем блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом Системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой среДинен с источником тепла, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены м таллические пластины, соединенные с изотермическим блоком через тепловой мост, выполненный в виде стержней, причем верхние и нижние пластины .попарно связаны между собой без зазора через преобразователи теплового потока.

Предлагаемое конструктивное исполнение устройства позволяет адиабатизировать боковые поверхности-ячеек и обеспечить тем самь1М независимость процесса измерения от распределения температурного поля по боковым поверхностям ячеек как при калибровке так и при рабочем измерении, Возникающие при этом торцовые тепловые потоки от внут1 енних источников тепла частично отводятся через тепловой мост на изотермический блок, а частично через металлические пластины на тепломерыj причем в местах установки тепло.меров тепловое поле выравнивается и становится изотермическим. Для компейсации теплоты, вы-, еляющейся в измерительной ячейке, служат два неэавкскмых источника тепС. .

а, установленных в сравнительной чейке. Каждый из них связан через систему автоматического регулирования теплового потока (САРТП) с батареей тепломеров. Такая схема компенсации позволяет изменить не только суммарную тепловую мощность сравнительной ячейки, но и создать различные распределения тепловых потоков по ее внутренней поверхности, что является необходимым условием работоспособности устройства. На чертеже представлено предлагае мое устройство, общий вид. Устройство для непрёрьюного измерения Теплоты сгорания горючих газов содержит замкнутый жесткий каркас 1 с ребрами 2 воздушного охлаждения , который соединен с тепловы деляющими спаями полупроводниковой термобатареи 3, теплопоглощакяцие спаи которой в свою очередь находятся в хорошем тепловом контакте с массивньм изотермическим блоком 4. К последнему присоединен тепловой моет в виде стержней 5, связанных с металлическими пластинами 6, установленными на торцовых -поверхностях измерительной 7 и сравнительной 8 ячеек. Противолежащие металлические пластины измерительной и сравнительной ячеек соединены попарно меяду собой без зазоров через тепломеры 9 электрически связанные с САРТП 10 ji САРТП 11, выход которых электрически соединен с источником тепла электронагревателяйи 12 и 13, установленными в сравнигел ьной ячейке 8. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 14 подготовки и подачи газа с окислителем t помощью патрубка 15 подвода рабочей смеси, а в верхней части снабжена патрубком 16 отвода продуктов сгорания. Внутри измерительной ячейки рас положей газогорелочный узел 17. Свободное пространство внутри каркаса занято изотермической оболочкой 18. Термоэлектрические батареи и тепломеры устанавливают так, чтобы обеспечить xopoimdi тепловой контакт в местах соединения. В качестве термоэлектрических батарей допускается использовать любые из серийно вы пускаеюлх модулей, например, типа Селен С1-16, Q2-7 и т.д, Общее количество тепломеров определяется из допустимой тепловой нагрузки. Изотермический блок выполнен из материала с высокой теплопроводностью например меди, и представляет собой массивную пластину с толщиной порядка 10-15 мм. Размеры металлической пластины определяются, исходя из условий изотермической поверхности в местах соединения с тепломерами. Размеры и тепловое сопротивление тепловых мостов определяется расчетным путем, исходя из требуемой величины перегрева ячеек. Измерительная и сравнительная ячейки конструктивно выполняются в виде двух одинаковых цилиндрических камер из материала с антикоррозийными свойствами с толщиной стенки 0,53 мм. Газогорелочный узел состоит из ристемы дистанционного поджига рабочей смеси и газовой горелки. Электронагреватели выполняются из высокоомного жаростойкого материала и располагаются в верхней и нижней части сравнительной ячейки. В качестве системы САРТП можно использовать серийно выпускаемый ВРТ-3. Блок подготовки и подачи газа с окислителем конструктивно и функцио- . напьно аналогичен применяемым в водяных калориметрах и состоит, как правило, из газового счетчика, регулятора давления , водяных теплообменников и водяного термостата (не показаны) . Адиабатическаяоболочка вьтолняется из ма:териала с низким значением теплопроводности (порядка 0,05 Вт/мК). Работает устройство следующим образом. Исследуемьй горючий газ и окислитель непрерывно подают в блок 14 откуда рабочая смесь с постоянным расходом, давлением, температурой и влажностью направляется по .патрубку 15 в измерительную ячейку. 7, где с помощью газогорелочного узла 17 осуществляется процесс полного сжигания газа с вьздёлением теплоты Qj,., после чего продукты сгорания охлаждаются в ячейке примерно До температуры входа рабочей смеси и. вЫбрасьшаются в атмосферу через патрубок 16. Одновременно с появлением тепловых потоков между ячейками на входы АРТП 10 и 11 поступают электричесие сигналы, пропорциональные соотетствующим тепловьм потокам, прониывающим тепломеры, прсле чего САРТП ключают в работу электрические агреватели 12 и 13 и регулируют их аботу таким образом, чтобы электриеский сигнал с тепломеров практичес

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРШНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГОРШИХ ГАЗОВj содержащее блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связаийыми с входом системы автс 1атйческого регулирования теплового потока, выход которой соединён с источником тепла, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения погреовости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, соединенные с изотерФтческим блоком (Л через тепловой мост, выполненный в виде стержней, примем верхние и нижние пластины попарно связаны между .собой без зазора через преобразователи теплового потока