Калориметрический способ измерения массового расхода Советский патент 1991 года по МПК G01F1/68 

(46) 23.02.91. Бюл. № 7

(21)4250226/10

(22)23.03.87

(72) С.И.Зинченко, М.В.Левин, С.Е.Салимов и Н.Д.Спорыхин (53) .681.121(088.8) (56) Кремлевский П.П„ Измерение расхода многофазных потоков. - Л.: Машиностроение, 1982, с. 108-П2.

Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества -Л,: Машино- , строение, 1975, с. 444-450.

(54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения двухф азных однокомпонентных сред. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа. При определении массового расхода осуществляют тепловое воздействие на поток таким образом, чтобы не нарушалось термодинамическое равновесие фаз двухфазной однбкомпо- нентной среды, измеряют изменения плотности до и после теплового воздействия, по которым определяют массовое расходное содержание фаз в потоке, и вычисляют массовый расход по формуле.

. Изобретение относится к измерительной технике, в частности к калориметрическим способам измерения расхода жидкости, газа и двухфазной, , преимущественно парожидкостной, среды при условии, что фазы находятся в состоянии термодинамического равновесия и может найти применение в теплоэнергетике,, в химической и нефтехимической промышленности, в авиационной, космической и криогенной технике.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения массового расхода двухфазных однокомпонентных. потоков.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит измерительный участок трубопровода, на котором

размещены индикатор 1 режима течения потока, термочувствительные элементы 2, плотномеры 3 и нагреватель 4.

Определение массового расхода потока осуществляется в следующей последовательности.

С помощью индикатора 1 режима течения определяют режим течения потока.

Измеряют температуру потока и плотность, затем включают нагрева- тель 4 с мощностью тепловыделения Q. Измеряют изменение плотности среды. В случае измерения расхода однофазного потока величина расхода определяется известным способом по разности температур до и после нагревателя, а в случае измерения массового расхода двухфазного потока - по измеренным

СП

СП

&

Z

эо

значениям температуры .плотности насыщенных фаз р1 и р в где р и р - плотности насыщенных соответственно первой и второй фаз двухфазного потока. Массовый расход G при течении двухфазной среды рассчитывают по формуле:

G . 3 ,

г(хг-х,)

(I)

где О.- мощность тепловыделения;

г - удельная теплота фазового

,, , перехода |

х|- массовое расходное содержани одной фазые

i 1„ 2, где снабжаются переменные, относпщиеся к потоку до включения нагревателя снабжаются переменные, характеризующие поток после включения нагревателя.

При этом массовое расходное содержание каждой фазы определяется по формуле:(

ot;

X

)

(.)

где oi;

р- 1 ;+ тг тг- сР; Ki

- истинное объемное содержание одной из фаз

р; - Р;

-. - -trtr

(3)

К: - коэффициент скольжения фаз, зависящий от режима течения двухфазной среды Уравнение (1) выражает закон сохранения энергии двухфазного потока, в котором обе фазы находятся в состоянии насыщения.

Для того, чтобы процесс измерения массового расхода производился непрерывно, температуру и плотность среды измеряют при постоянно включенном нагревателе, при этом тепловое воздей- ствие на поток должно осуществляться без нарушения термодинамического равновесия фаз„

Равновесные параметры насыщенной жидкости и пара (при двухфазной па- рожидкостной среде) могут быть определены не только по температуре, но и пи давлению. Для упрощения процесса измерения массового расхода двухфазно го потока проточную пасть измерительного участка можно выполнить таким образом, чтобы режим течение двухфазной среды был известным и неизменным

5

5

10

20

25

30

3S

40

50

55

во всем диапазоне измерений массового расходного содержания фаз в потоке. Для этого по известным диаграммам режимов течения для данного вещества выбирают соответствующую геометрию и ориентацию в пространстве трубопровода на участке измерения расхода,

использование предлагаемого способа обеспечивает возможность измерения массового расхода как однофазного, так и двухфазного однокомпонентного потока,

(Формула изобретения

Калориметрический способ измерения массового расхода, включающий измерение температуры Потокаt тепловое воздействие на поток и вычисление величины массового расхода, о т л и - чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения массового расхода двухфазных однокомпонентных потоков, тепловое воздействие на поток осуществляют без разрушения термодинамического равновесия фаз двухком- понентной среды, измеряют плотность потока до и после теплового воздействия,, определяют массовое расходное содержание каждой фазы, а расход вычисляют по формуле

Q ш2

,У

где. Q - мощность тепловыделения; г - удельная теплота фазового

перехода|

- массовые расходные содержания одной фазы до и после включения воздействия на поток

с

х J а-ДТ . - ,

тг -гг0

Р: -J2-1

где р; , р - плотности насыщенной первой и второй фазы двухфазного потока,

,2;

К - коэффициент скольжения фаз, зависящий от режима течения двухфазной среды.

Xj, X,

г/ -

011 if ;

Составитель Н.Андреева Редактор М.Кузнецова Техред М.ДвдыкКорректор О.Кравцова

Заказ 874

Тираж 419

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное