Способ определения теплового потока к криогенным водороду или кислороду и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01K17/20 

Изобрете ние относится к средствам получения .информации о технологических процессах, играющих решающую роль во многих сферах народного хозяйства, в энергетике, криогенной технике и т.д., а именно к способам определения теплового потока к криогенной жидкости.

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения любых по величине теплопритоков к криогенным водороду и кислороду с одновременным повышением точности измерения за счет химического соединения с соответствующим реагентом.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения теплового потока к криогенным водороду и кислороду путем испарения жидкости измерения количества испарившегося компонента, выделившегося за время теплового воздействия, и вычисления теплового потока по результатам измерения, испарившийся компонент водород или кислород соединены и по полученному в результате реакции любому ее продукту (воды, количества электричества, затраченной мощности при определенном напряжении) с помощью известных зависимостей определяют тепловой поток.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройстве для определения теплового потока к криогенным водороду и кислороду, содержащим емкость для хранения криогенной жидкости с присоединенными к газовой полости емкости элементом преобразования давления и трубопроводом с регулятором давления, дополнительно введены электрохимический генератор (ЭХК) с тарируемой емкостью для сбора воды, переменная нагрузка постоянного тока с регулятором нагрузки, дополнительная емкость с реагентом снабженная редуктором давления и датчик ампер-часов, при этом трубопровод с регулятором от емкости с криогенной жидкостью подсоединен к одному из выходов в ЭХГ, дополнительная емкость с реагентом подсоединена через редуктор к другому его входу, переменная нагрузка постоянного тока через счетчик ампер-часов подсоединена к клеммам ЗХГ, а регулятор переменной нагрузки связан с элементом преобразования давления.

Именно, заявляемое химическое соединение компонентов с соответствующим реагентом с получением электрического тока и воды, а также прямой зависимости количества испаряющейся жидкости от нагрузки на клеммы ЭХГ, т.е. от количества электричества и соответственно количества воды, выделившихся из ЭХГ, согласно изобретению позволяет достичь цели изобретений.

Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Как известно из химической термодинамики в соответствии с законом Фарадея при электрическом превращении одного грамм- эквивалента вещества через систему протекает 1 Фарадей электричества, т.е. количество электричества, отнесенное к 1

грамм-моль реагирующего вещества.

Исходя из закона Фарадея, довольно просто определить расход реагентов на единицу вырабатываемой энергии. Например, при прохождении 1 кВт ч электроэнергии

будет израсходовано 47 г водорода и 370 г кислорода. Таким образом, измеряя количе-, ство энергии в кВт « ч при определенном напряжении можно достаточно точно определить количество реагентов.

Во втором варианте расход реагентов на единицу вырабатываемой энергии можно определить измеряя ампер часы. В этом случае при прохождении одного ампер часа будет израсходовано 0,037 г водорода и 0,3

кислорода.,

По количеству образовавшейся воды определить количество водорода или кислорода также просто, так и по количеству ампер-часов, так как известно, из формулы

воды НхО. то на 9 г воды приходится 1 г водорода и 8 г кислорода, т.е. одна девятая часть образовавшейся воды - это есть масса водорода, а восемь, девятых - масса кислорода;. . -.; ; .... V/ .. ,.- ;:

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. ..

Устройство содержит емкость с криогенной жидкостью (1), к газовой полости которой подсоединена магистраль 2 с

регулятором давления 3 и магистраль 4 с редуктором 5, подстыкованная к электрохимическому генератору 6. К другому входу ЭХГ подстыкованная магистраль 7 с редук- тором 8 и емкостью 9. Сбор воды их ЭХГ

осуществляется по магистрали ТО в емкость 11 с мерным стеклом 12; К клеммам ЭХГ подсоединена переменная нагрузка ,13 и датчик ампер-часов 14. Регулятор нагрузки 15 соединен связью 16 с регулятором давления 3. Устройство работает следующим образом: в результате теплопритока к криогенному баку. 1 с жидким водородом или кислородом происходит испарение криогенной жидкости. Пар по магистрали 2 поступает в элемент преобразования давления 3 по магистрали 4 через редуктор 5 к ЭХГ к другому входу ЭХГ по магистрали 7 через редуктор 8 из бака 9 поступает соответствующий реагент. В электрохимическом генераторе 6 происходит соединение

кислорода с водородом с образованием воды, которая по трубопроводу 10 попадает в бак 11 с мерным стеклом 12, При этом в зависимости оттеплопритоков нагрузка 13 регулирует токосъем за счет регулировки ре- гулятором нагрузки 15 и связи 16 с регулятором давления 3, т.е. при увеличении теплопритоков увеличивается количество пара, увеличивается давление и соответственно увеличивается токосъем, т.е. количе- ство ампер-часов. По количеству ампер-часов и по количеству воды, образовавшейся в результате реакции определяют количество испарившейся жидкости и по количеству испарившейся жидкости опреде- ляют теплопритбк к баку 1.

Предложенный способ и устройство обеспечивают измерение любых по величине теплопритоков, причем с очень большой точностью, так как погрешность при элект- рических измерениях может быть менее 0,001%. Позволяет автоматизировать процесс, обеспечить аварийной сигнализацией, значительно повысить надежность и безопасность эксплуатации сосудов с криоген- ным кислородом и водородом.

Формул а изобретен и я 1. Способ определения теплового потока к криогенным водороду или кислороду, заключающийся в испарении криогенной жидкости, измерении параметров испарившегося компонента ивычислении теплового

потока с учетом результатов измерений, о т- личающийся тем, что. с целью повышения точности, испарившийся компонент водорода или кислорода приводят в химическое соединение с соответствующим реагентом с получением р результате реакции определенных количеств электричества и воды, которые измеряют и с учетом известных зависимостей определяют по результатам измерений величину теплового потока.

2. Устройство для определения теплового потока к криогенным водороду или кислороду, содержащее емкость для криогенной жидкости, с газовой полостью которой связаны элемент преобразования давления и трубопровод с регулятором давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены электрохимический генератор с тарируемой емкостью сбора воды, дополнительная емкость с реагентом, снабженная редуктором давления, через который она связана с одним входом электрохимического генератора, дополнительный редуктор, счетчик ампер-часов и нагрузка постоянного тока с регулятором нагрузки, связанным с регулятором давления Трубопровода емкости для криогенной жидкости и подключенным через счетчик ампер-часов к клеммам электрохимического генератора, связанного другим входом с емкостью для криогенной жидкости через дополнительный редуктор.

Изобретение относится к средствам получения информации о технологических процессах, играющих решающую роль во многих сферах народного хозяйства, в энергетике, криогенной технике и т.п;, а именно к способам определения теплового лотка и криогенной жидкости. Целью изобретения является повышение точности за счет возможностей использования продуктов химического соединения с соответствующим реагентом и их измерения. Устройство содержит емкость 1 с криогенной жидкостью и газовую полость, к которой подстыкована магистраль 2 с регулятором 3 давления и магистраль 4 с редуктором 5, подстыкован- ная к электромеханическому генератору 6, магистраль 7с редуктором ЗН 8 и емкостью 9. В процессе измерения испарившийся водород или кислород соединяют с соответствующим реагентом с получением электричества и воды, а по полученному в результате реакции любому ее продукту (воды, количества электричества, затраченной мощности при определенном напряжении) с помощью известных зависимостей определяют тепловс-й поток. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л С