Устройство для определения удельной теплоты сгорания горючих газов Советский патент 1987 года по МПК G01N25/32 

1

Изобретение относится к теплофи- зическому приборостроению и может быть применено -в теплоэнергетике,в различных областях промьппленности, использующих теплоту сгорания газов, а также при научных исследованиях.

Целью изобретения является уменьшение погрешности определения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство для непрерывного определения удельной теплоты сгорания горючих газов содержит замкнутый металлический каркас 1 с ребрами 2 воздушного охлаждения, который соединен с тепловьщеляющими спаями полупроводниковой термобатареи 3, которые, в свою очередь, находятся в тепловом контакте с из отермической оболочкой 4, Отвод теплоты с тепловыделяющих спаев осуществляется с помощью естественной конвекции, а в случае необходимости может быть применен любой другой способ охлаждения. Свободное пространство между каркасом и наружной поверхностью изотермической оболочки занимает теп- : лоизоляционный корпус 5. К внутренней боковой поверхности изотермической оболочки примыкают стоки 6 и 7 теплоты, которые, в свою очередь, имеют тепловой контакт с наружной боковой поверхностью соответственно измерительной 8 и сравнительной 9 ячеек, соединенных между собой через преобразователи 10 теплового потока (тепломеры), а торцовые поверхности ячеек защищены слоем 11 тепловой изоляции. Преобразователи теплового потока электрически связаны с входом системы автоматического регулирования теплового потока (САРТП). Электрический сигнал с тепломеров

1286979 2

верхность стоков 6 и

канчивающиеся на дру яткой 15, выведенной са 1.

Измерительная 8 и 9 ячейки конструктив виде двух одинаковых камер из нержавеющей

jQ ной стенки 0,5-3 мм, верхности каждой из отфрезерованные плос для установки теплом тельная ячейка 8 сое

5 16 подготовки и пода газа и окислителя, п постоянными их расхо . пературу и влажность ит из газового счетч

20 ных теплообменников мостата (не показаны подвода исследуемого лителя 18 и отвода п ния 19 установлены д

25 пературы, необходимы равенства температур газа и окислителя на рительную ячейку и н Внутри измерительной

30 дится газогорелочный рый состоит из систе ного поджига горючей и камеры сгорания, к I электрический нагрев перативный теплообме ностного типа щелево образованный внутрен измерительной ячейк поверхностью камеры

40 и предназначенный д продуктов сгорания д исследуемого газа и входе в измерительну ри сравнительной яче

40 и предназначенный для охлажден продуктов сгорания до температу исследуемого газа и окислителя н входе в измерительную ячейку 8.В ри сравнительной ячейки 9 устано

измеряется с помощью вольтметра 12.

„At: лен электрический нагреватель 25

Общее количество тепломеров, которые j

для получения эталонного количес теплоты Q j, и соединен с системой САРТП.Калибровочный 22 и компенс ционный 25 электрические нагрева д выполняют из высокоомной проволо (нихром и др.), и каждый из них динен через свой вольтметр и амп метр с входом отдельного регулиру мого высокостабилизированного ис

электрически соединены последовательно, определяется исходя из допустимой тепловой нагрузки на них.

Для исключения погрешности измерения, вызванной асимметрией наружного охлаждения боковых поверхностей ячеек путем регулирования термических сопротивлений стоков 6 и 7

теплоты в изотермической оболочке 455 , питания типа БНН-150, Б5-49,

неподвижно закреплены упорные гайки и т.д.

13, в резьбовые отверстия которых

установлены прижимные винты 14, упи- Устройство работает следующим обрающиеся одним концом в торцовую по- разом.

верхность стоков 6 и

7 теплоты и заканчивающиеся на другом конце рукояткой 15, выведенной наружу карка- са 1.

Измерительная 8 и сравнительная 9 ячейки конструктивно выполнены в виде двух одинаковых цилиндрических камер из нержавеющей стали с толщиной стенки 0,5-3 мм, на наружной поверхности каждой из которых имеются отфрезерованные плоские поверхности для установки тепломеров. Измерительная ячейка 8 соединена с блоком

5 16 подготовки и подачи исследуемого газа и окислителя, поддерживающим постоянными их расход, давление,тем- . пературу и влажность. Блок 16 состоит из газового счетчика, смеситель0 ных теплообменников и водяного термостата (не показаны). В каналах подвода исследуемого газа 17, окислителя 18 и отвода продуктов сгорания 19 установлены датчики 20 тем5 пературы, необходимые для контроля равенства температур исследуемого газа и окислителя на входе в измерительную ячейку и на выходе из нее. Внутри измерительной ячейки 8 нахо0 дится газогорелочный узел 21, который состоит из системы дистанционного поджига горючей смеси, горелки и камеры сгорания, калибровочный I электрический нагреватель 22 и реку- перативный теплообменник 23 поповерх- ностного типа щелевого исполнения, образованный внутренней поверхностью измерительной ячейки и наружной поверхностью камеры 2А сгорания

0 и предназначенный для охлаждения продуктов сгорания до температуры исследуемого газа и окислителя на входе в измерительную ячейку 8.Внутри сравнительной ячейки 9 установ

для получения эталонного количества теплоты Q j, и соединен с системой САРТП.Калибровочный 22 и компенсационный 25 электрические нагреватели выполняют из высокоомной проволоки (нихром и др.), и каждый из них соединен через свой вольтметр и амперметр с входом отдельного регулируемого высокостабилизированного источДля исключения погрешности измерения, вызванной асимметрией наружного охлаждения боковых поверхностей ячеек, в предлагаемом устройстве осуществляется симметрирование тепловой схемы калориметра путем регулирования термических сопротивлений стоков 6 и 7 теплоты. Симметрирование тепловой схемы калориметра выполняется при электрической калибровке сразу после его изготовления и периодически повторяется при необходимости в процессе эксплуатации калориметра. Для этого на калибровочном 22 и компенсационном 25 электрических нагревателях устанавливают одинаковые мощности и регулируют термические сопротивления стоков 6 и 7 теплоть с помощью винтов 14 таким образом, чтобы с требуемой точность выполнялось условие , где и - электрический сигнал с тепломеров, измеряемый с помощью вольтметра 12.

После операции симметрирования прижимные винты 14 отводятся от стоков теплоты для уменьшения тепловых потерь через винты в окружающую среду. С этой же целью упорные гайки 13 следует размещать в изотермической оболочке калориметра. Вращение рукоятки 15 может быть ручное или с помощью специального привода, позволяющего точно задавать вертикальное перемещение стоков 6 и 7 теплоты.

Затем исследуемый газ и окислител подают в блок 16, откуда они с поддерживаемыми постоянными расходом, давлением, температурой и влажностью направляются по соответствующим каналам 17 и 18 в измерительную ячейку 8, где с помощью газогорелоч- ного узла 12 осуществляется процесс .полного сжигания газа с выделением теплоты Qjf сгорания, после чего продукты сгорания охлаждаются в теплообменнике 23 до температуры входа исследуемого газа и окислителя в измерительную ячейку и выводятся из измерительной ячейки по каналу 19. Контроль за температурой ведут е. помощью датчиков 20 температуры. Одновременно с появлением теплового потока между измерительный и сравнительный ячейками на вход САРТП поступает электрический сигнал, пропорциональный

тепловому потоку, пронизывающему тепломеры. После чего САРТП включает iB работу электрический нагреватель сравнительной ячейки и регулирует его мощность таким образом, чтобы электрический сигнал с тепломеров U практически стал равным нулю. Тогда искомая величина удельной теплоты сгорания газа определяется мощностью электронагревателя по измененным зна

чениям тока и напряжения на выводах электронагревателя и измеренному расходу сжигаемого газа.

20

Формула изобретения

.

1. Устройство для определения удельной теплоты сгорания горючих газов, содержащее изотермическую оболочку с установленными в ней идентичными измерительной и сравнитель- 1ной ячейками, боковые поверхности которых соединены между собой через преобразователи теплового потока и с

изометрической оболочкой через стоки теплоты, а торцовые поверхности ячеек защищены слоем тепловой изоляции, блок подготовки и подачи исследуемого газа и окислителя в измерительную ячейку и систему автоматического регулирования теплового потока между ячейками, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности определения, оно снабжено регулятором термического сопротивления стоков теплоты.

2. Устройство по П.1, о т л и- . чающееся тем, что регулятор

термического сопротивления стоков

теплоты выполнен в виде упорных гаек, в резьбовые отверстия которых установлены прижимные винты, упираю- 1циеся одним концом в торцов.ую поверхность стоков теплоты и заканчивающиеся на другом конце рукояткой , выведенной наружу изотермической оболочки.

BbfjfOff поодиктов

CtOpOHUff

12

25

Вход газа и oifucffume/fjt

Изобретение относится к тепло- физическому приборостроению и может быть использовано для непрерывного определения удельной теплоты сгорания горючих газов. Цель изобретения- уменьшение погрешности определения. Для исключения погрешности определения, вызванной асимметрией наружного охлалздения боковых поверхностей ячеек, путем регулирования термических сопротивлений стоков теплоты в изотермической оболочке неподвижно закреплены упорные гайки, в резьбовые отверстия которых установлены прижимные винты, упирающиеся одним концом в торцовую поверхность стоков теплоты и заканчивающиеся на другом конце рукояткой, выведенной ;наружу каркаса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. «Л

Редактор Н. Слободяник

Составитель С. Беловодченко

Техред Л.Олейник Корректор Г. Решетник

Заказ 7706/43Тираж 776Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4