Способ поверки теплосчетчиков и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01K19/00 

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям и могут быть использованы для поверки теплосчетчиков.

Цель изобретения - повышение точности поверки теплосчетчиков с большим диаметром трубопроводов.

На чертеже представлено устройство для поверки теплосчетчиков.

Устройство содержит трубопровод 1, представляющий собой замкнутый контур, снабженный насосом 2 для поддержания циркуляции теплоносителя, двумя выпряЧяителями потока 3, расположенными в начале измерительных участков контура, и нагревателем 4. В один из измерительных участков установлены расходомер 5 и один из термометров 6, другой термометр 7 установлен в термостате 8, имитирующем температуру обратного теплоносителя. Сигналы от расходомера 5 и термометров б и 7 поступают в измерительно-вычислительный блок 9 поверяемого теплосчетчика. Устройство также снабжено расходомером образцового теплосчетчика, выполненным в виде поршневоvi

о о

со ю о

го привода 10 с нагревателем 1-1, выхлопного и всасывающего патрубков 12 и 13, дифференциального манометра 14 для выравнивания скорости впрыска и скорости потока в трубопроводе (представляющем собой, например, U-образную стеклянную трубку заполненную ртутью), а также двух термопар 15, соединенных через соответствующие усилители 16 со счетчиком времени (таймером) 17. Выхлопной патрубок расположен вдоль оси трубопровода и заключен в теплоизолирующий кожух 18. Одно колено U-образной трубки дифференциального манометра соединено с резервуаром с впрыскиваемой жидкостью, а другое колено - с патрубком 19, расположенным на оси трубопровода и предназначенным для забора жидкости. Величина давления поршня выбирается из условия равенства скоростей впрыска и потока теплоносителя, критерием которого является равенство высот столбов ртути в обоих коленах. Термопары 15 находятся на фиксированных расстояниях Li и L2 от выхлопного патрубка так, что их рабочие спаи размещены на оси трубопровода. Расстояние U и выбираются из условия минимума погрешности определения скорости потока и максимальной чувствительности термопар.

Поверка теплосчетчиков производится следующим образом.

С помощью термометров 6 и 7 измеряют температуру жидкости в трубопроводе 1 и термостате 8. Далее производится нагрев жидкости в цилиндре с поршнем 10 до температуры, превышающей температуру теплоносителя в трубопроводе не менее, чем на 20°С (оптимальный перегрев составляет 50°С), и первое впрыскивание перегретой жидкости, в результате которого выхлопной патрубок 12 нагревается до температуры перегрева, Через время, необходимо е для прохождения тепловым импульсом расстояния L2, производится второе впрыскивание перегретой жидкости в осевую часть трубопровода. При прохождении теплового фронта через первую термопару 15 ее показания - ti меняются со временем по экспоненциальному закону в соответствии с зависимостью

ti A

)-и- (1

где А-коэффициент, определяемый начальной температурой впрыскивания жидкости и геометрическими размерами трубопровода;

о - постоянная времени, одинаковая для обеих термопар;

Wc - средняя скорость теплоносителя.

По такой же зависимости меняется и температура t2 второй термопары, установленной на расстоянии LZ. С помощью терМо- пар 15 измеряют интервал времени Дт между их показаниями, соответствующими температурами ц и t2. По достижении термоэлектродвижущей силой первой термопары 15 величины, соответсвующей заданной температуре ц, производят включение счетчика времени 17. Выключение счетчика происходит по сигналу второй термопары 15, соответствующему температуре ta

По измеренному интервалу времени А г определяют скорость W0 потока по оси трубопровода

ш t-2-Li(

w° -frJT ®

Зная скорость и приняв для профиля скоростей W(r) в трубопроводе степенной закон

W(r) W0 (1-Ј)«W (l-nЈ), (4)

где г- текущее значение радиуса;

R - радиус трубопровода; п - коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса (п 1/7-1/9),

определяют объемный расход G жидкости

R

G 2 nf W(r) rdr о

(5)

Затем по измеренным температурам в трубопроводе 1 и термостате 8 и по значению расхода жидкости рассчитывают расход тепловой энергии Q

Q Cpy(tn-tB)(,

(6)

где Ср - теплоемкость теплоносителя; у- плотность теплоносителя; tn - температура поступающего тепло- носителя;

Т-в - температура обратного теплоносителя, который сравнивается с показаниями поверяемого теплосчетчика в вычислительном блоке 9. Формула изобретения

1. Способ поверки теплосчетчиков, включающий измерение температуры теплоносителя в трубопроводе и определение его расхода, вычисление по измеренным

значениям количества тепловой энергии в единицу времени, переносимой теплоносителем, и его последующее сравнение с показаниями поверяемого теплосчетчика, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности поверки теплосчетчиков с большим диаметром трубопроводов, расход телоносителя определяют по скорости прохождения теплового фронта, образованного впрыском в центральную часть трубопровода теплоносителя, перегретого не менее чем на 20°С по сравнению с теплоносителем в трубопроводе, между двумя установленными в нем термопарами, при этом моменты Ti и Т2 начала и конца прохождения тепловый фронтом расстояния между термопарами определяют в зависимости от температур ti и г теплового фронта у соответствующих термопар, определяемых по формулам

ti-A )-,

ti Li

t2

12

где Ь-постоянная времени (показатель тепловой инерции), одинаковая для обеих термопар;

Li, L.2 - расстояние от зоны впрыска до термопар;

We - средняя скорость теплоносителя;

А - коэффициент, определяемый начальной температурой впрыскиваемой жидкости и геометрическими размерами трубопровода, а тепловую энергию в единицу времени вычисляют по следующей формуле

и-мЬЧ)п

y(tn-tB)2

RJ

rdr,

0

где Ср - теплоемкость теплоносителя;

у- плотность теплоносителя;

tn - температура поступающего теплоносителя;

т,в - температура обратного теплоносителя;

Дг - время прохождения тепловым фронтом расстояния между термопарами;

R - радиус трубопровода;

п - коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса;

г - текущее значение радиуса.

2„Устройство для поверки теплосчетчи15 ков, содержащее замкнутый трубопровод с насосом для циркуляции теплоносителя, нагреватель поступающего теплоносителя, расходомер поверяемого теплосчетчика, два термометра, подключенные к измери20 тельно-вычислительному блоку, один из которых установлен в трубопроводе, а другой - в регулируемом термостате, имитирующем температуру обратного теплоносителя, и расходомер образцового теплосчетчика, о т25 личающееся тем, что, с целью повышения точности поверки теплосчетчиков с большим диаметром трубопроводов, в него введены два усилителя и счетчик времени, а расходомер образцового теплосчетчика

30 выполнен в виде поршневого привода с нагревателем, выхлопным патрубком, размещенным на оси трубопровода, всасывающим патрубком и дифференциальным манометром и двух термопар, установлен35 ных в трубопроводе на фиксированных расстояниях от выхлопного патрубка, каждая из которых через соответствующий усилитель соединена со счетчиком времени.

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям и позволяет повысить точность поверки теплосчетчиков с большим диаметром трубопроводов. Измеряют температуру поступающего tn и возвратного tB теплоносителя в замкнутом трубопроводе. Определяют время А т прохождения теплового фронта, образованного впрыском в трубопровод теплоносителя, перегретого по. отношению к теплоносителю, циркулирующему в трубопроводе, между двумя термопарами, установленными в нем на определенных расстояниях LI и L2 от зоны впрыска. Отсчет времени Дг начинают с момента, когда первая термопара покажет заданное значение ti и заканчивают в момент, когда вторая термопара покажет заданное значение t2. При этом - - . По измеренному t2 L2 интервалу времени Аг определяют скорость потока и с учетом нее - объемный расход G теплоносителя. Зная величины tn, te и G, рассчитывают расход тепловой энергии Q, который сравнивается с показанием поверяемого теплосчетчика. Устройство для поверки теплосчетчиков содержит замкнутый трубопровод 1, в котором размещены расходомер 5 и один из термометров 6 поверяемого теплосчетчика, и образцовый расходомер в виде поршневого привода 10 с выхлопным и всасывающим патрубками 2 и 13 и двух термопар 15, соединенных со счетчиком времени 17. 2 с.п. ф-лы. 1 ил. СП С