Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания газообразных и жидких топлив Советский патент 1992 года по МПК G01N25/32 G01K17/00 

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям свойств веществ и может быть использовано в теплоэнергетике, различных отраслях промышленности, использующих теплоту сгорания жидких и газообразных топлив, а также при научных исследованиях.

Известно устройство для непрерывного 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 выхода продуктов сгорания, тепловой мост, выполненный в виде оболочки, изотермический блок, выполненный в виде замкнутой камеры и «находящийся в контакте с ячейками через тепловой мост, преобразователя 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 теплоты. Кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи рабочей смеси к измерительной ячейке.

Недостатком устройства является низкая точность измерения вследствие пространственной неоднородности температурных полей ячеек при калибровке и рабочем измерении. Величина погрешности измерения при этом может достигать порядка 4%, а при длительной непрерывкой работе доходить до 8%.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывного измерения теплового сгорания горючих газов, содержащее блок подготовки и подачи топлива и окислителя, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной

2

Ю О

ю

4

ячейкой с источником теплоты и измерительной ячейкой с горелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловые мосты, связанные с расположенными на торцевых поверхностях ячеек верхними и нижними металлическими пластинами, попарно соединенными между собой через преобразователи теплового потока, электрически связанными с входом системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником теплоты.

Недостаток известного устройства - потеря точности измерения из-за нестабильности термических сопротивлений тепловых мостов и разбалансировки тепловой схемы калориметра. Последнее объясняется релаксацией крепежных винтов, присоединяющих тепловые мосты к изотермическому блоку и ячейкам калориметра, а также старением материалов, из которых изготовлены тепловые мосты.

Целью изобретения является уменьшение погрешности измерения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания газообразных и жидких топлив содержит замкнутый жесткий каркас 1 с ребрами 2 воздушного охлаждения, который соединен с тепловыделяющими спаями полупроводниковой батареи 3, теплопоглощающие спаи которой находятся в тепловом контакте с изотермическим блоком 4, изготовленном из меди. К последнему при помощи крепежных винтов присоединены тепловые мосты 5, изготовленные из нержавеющей стали и связанные с медными пластинами 6, установленными на торцевых поверхностях измерительной 7 и сравнительной 8 ячеек. Противолежащие металлические пластины измерительной и сравнительной ячеек соединены попарно между собой без зазоров через преобразователи 9 теплового потока типа МИД-200, электрически связанные с входом системы 10 автоматического регулирования теплового потока (САРТП), выход которой электрически связан с электронагревателями 11 и 12.

Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 13 подготовки и подачи исследуемого топлива и окислителя. Топливо подается с помощью патрубка 14, в окислитель - с помощью патрубка 15. Продукты сгорания отводятся через патрубок 18, Внутри измерительной ячейки расположен горелочный узел 17. Свободное пространство внутри каркаса занято адиабатической оболочкой 18.

Термоэлектрические батареи и измерители теплового потока устанавливаются так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. При сборке калориметра контактные

поверхности тепловых мостов 5 по своему периметру 9 припаяны к металлическим пластинам 6. Металлические пластины и изотермический блок выполнены из материал с теплопроводностью, в 15-25 раз

превышающей теплопроводность тепловых мостов.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемое топливо и окислитель непрерывно при помощи блока 13 подаются по патрубкам 14 и 15 в измерительную ячейку 7, где с помощью горелочного узла 17 осуществляется процесс полного сжигания исследуемого топлива с выделением теплоты Qx, после чего продукты сгорания охлаждаются в ячейке примерно до температуры входа топлива и окислителя и отводятся в атмосферу через патрубок 16. .:

Одновременно с появлением тепловых

потоков между ячейками на входы САРТП 10 поступают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим тепловым потокам, пронизывающим измерители теплового потока, после чего САРТП включает

в работу электрические нагреватели 11 и 12 и поддерживает их тепловые мощности так, что электрические сигналы от измерителей теплового потока практически равны нулю, т.е. От 0. Тогда искомая величина Qx определяется суммарной мощностью электронагревателей 11 и 12,

Формула изобретения

1. Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания газообразных и жидких топлив, содержащее блок подготовки и подачи топлива и окислителя, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником теплоты и измерительной ячейкой с горелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловые мосты, связанные с расположенными на торцовых поверхностях ячеек верхними

и нижними металлическими пластинами, попарно соединенными между собой через преобразователи теплового потока, электрически связанными с входом системы автоматического регулирования теплового

потока, выход которого соединен с источником теплоты в сравнительной ячейке, о тл и- чающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, тепловые мосты с одной стороны неразъемно присоединены к металлическим пластинам, а с другой стороны - к изотермическому блоку так, что каждая из верхних и нижних пластин соединена с последним через одну общую поверхность контакта, при этом металлические пластины и изотермический блок выполнены из матепревышающей теплопроводность тепловы мостов.

2. Устройство по п. 1,отличающее с я тем, что металлические пластины и изо термический блок выполнены из меди,

риала с теплопроводностью, в 15-25 раз тепловые мосты - из нержавеющей стали.

превышающей теплопроводность тепловых мостов.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что металлические пластины и изотермический блок выполнены из меди, а

Использование: теплофизические измерения свойств веществ. Сущность изобретения: устройство имеет тепловую связь с изотермической оболочкой через тепловые мосты, причем с одной стороны они неразъемно присоединены к ячейкам, связывая их попарно, а с другой стороны - к изотермическому блоку. Последний выполнен из материала с теплопроводностью, в 15-25 раз большей, чем у материала теплового моста 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

л Продукты сгорания №

/1 2/

п/п о п п

ТоплиВо

U U U4J U

Е

.

Окислитель

18

4J

.