Тепловой уровнемер Советский патент 1987 года по МПК G01F23/22 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в установках различного назначения для определения границы раздела двух сред или двух фаз контролируемой среды, теплоотдача от которых к чувствительному элементу имеет различные значения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерения уровня путем регистрации локальных тепловых потоков по высоте теплообменника.

На чертеже схематично изображено устройство, разрез.

В емкости 1 с контролируемой средой размещен теплообменник 2 в виде трубки Фильда с дифференциальными термопарами 3, установленными.на ней равномерно по высоте. Трубка Фильда включает в себя внешнюю оболочку 4, на наружной и внутренней поверхностях которой установлены один против другого горячий и холодньй спаи каждой термопары, и внутреннюю трубку 5 Для подачи теплоносителя с требуемы- ми параметрами во внутреннюю трубку устройство содержит технологический холодильник 6 и насос 7. Вторичный прибор 8 служит для регистрации сигналов с термопар 3.

Тепловой уровнемер работает следующим образом.

При прокачке теплоносителя через трубку Фильда происходит теплообмен между ним и контролируемой средой, а так как коэффициенты теплопередачи от паровой фазы и от жидкости различ

ны, то различны и коэффициенты теплопередачи через внешнюю оболочку трубки Фильда на участках выше и ниже уровня раздела фаз и соответственно различны локальные тепловые потоки. Каждая дифференциальная термопара измеряет перепад темпеоатутэы по стенке, которьй пропорционале н ло- кальному тепловому потоку.

Таким образом, показания дифференциальных термопар, расположенных выше и ниже уровня раздела фаз, отличаются один от другого, и, зная расположение каждой термопары, можно определить положение уровня раздела фа Если расстояние между термопарами превьш1ает на порядок величины толщину трубки теплообменной трубы, то влиянием теплопроводности материала стенки можно пренебречь.

5

1

0

5

0

5

0

5

0

5

492

Такое выполнение устройства позволяет повысить точность определения границы раздела за счет сравнения величины локальных тепловых потоков по высоте трубки Фильда пропорциональных измеренным термопарами перепадам температур по толщине оболочки трубки Фильда. Так как коэффициенты теплопередачи от паровой и жидкой фаз , контролируемой среды к стенке теплообменника существенно отличаются (в ряде случаев на порядок величины и больше), то также отличаются (в несколько раз) показания дифференциальных термопар, расположенных выше и ниже уровня раздела фаз. Кроме того, в кольцевом зазоре трубки Фильда происходит выравнивание температуры теплоносителя за счет рекуперативного теплообмена через внутреннюю трубку. Это способствует выравниванию температурных напоров от контролируемой среды к теплоносителю, что приводит к более определенной зависимости показаний термопар от значений коэффициентов теплопередачи выше и ниже уровня раздела фаз и повышает точность измерений при прочих равных условиях. Рекуперативньш теплообмен также уменьшает суммарное тепловое воздействие на контролируемую среду. Формула изобретения

Тепловой уровнемер, содержащий чувствительный элемент в виде вертикально расположенного теплообменника, на котором размещена дифференциальная термопара, а также вторичный прибор и средства для прокачки и регулирования параметров теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и расширения диапазона измерений положения границы раздела жидкости и пара, находящихся на линии насьщения, путем обеспечения возможности регистрации локальных тепловых потоков, теплообменник выполнен в виде коаксиально расположенных трубок, причем верхний конец внутренней трубки соединен со средствами прокачки и регулирования параметров теплоносителя, а внешняя закрыта снизу и на не й равномерно по высоте размев;ены дифференциальные термопары, при этом горячий и холодный спаи каждой термопары размещены на одном уровне соответственно на внешней и внутренней поверхностях внешней трубки тепл юбменника.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для определения границы раздела двух сред или двух фаз контролируемой среды, теплоотдача от которых к чувствительному элементу имеет различные значения. Цель изобретения - по- вьшение точности и расширение диапазона измерений положения границы раздела жидкости и пара, находящихся на линии насыщения, путем обеспечения возможности регистрации локальных тепловых потоков. Теплообменник уровнемера выполнен в виде двух ко- аксиально расположенных трубок 4 и 5. На внешней и внутренней поверхностях закрытой снизу трубки 4 на одном уровне размещены горячий и холодный спаи диф. термопар 3. При прокачке теплоносителя, через трубки 4 и 5 теплообменника каждая термопара 3 фиксирует перепад температуры по стенке трубки 4, пропорциональный локальному тепловому потоку. Различие показаний термопар вьше и ниже уровня раздела фаз обусловлено различием коэф. теплопередачи от паровой фазы и от жидкости. 1 ил. Ь