Способ измерения энтальпии Советский патент 1981 года по МПК G01N25/58 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения физических величин, и предназначено для измерения энтальПИИ парожидкостной среды в герметич ной системе, определения объема жид кости, соотношения объемов жидкости и пара. Известен способ определения теплосодержания теплового потока по разности температур на входе и выхо де термического сопротивления, через которое проходит тепловой поток 1} Известный способ недостаточно то чен. Наиболее близким по технической СУЩНОСТИ и достигаемому результату к предлагаемому является способ измерения энтальпии, заключающийся в измерении температуры и объема пара в среде, помещенной в резервуар из немагнитного материала 2. Однако данный способ измерения энтальпии характеризуется невысокой точностью из-за дополнительных потер информации в передаточных звеньях, сложностью устройства, невозможностью учета среднего давления и температуры в объеме, а также наличием дополнительного сопротивления при движении парожидкостной среды. Цель изобретения - повышение точности измерения, упрощение измерительной аппаратуры, повышение надежности работы систем, осуществление бесконтактной связи измерительной системы с парожидкостной средой. Цель достигается тем, что согласно способу измерения энтальпии парожидкостной среды, заключающемуся в измерении температуры и объема пара в среде,. находящейся в резервуаре из немагнитного материала, в зоне измерения создают переменное магнитное поле, затем в парожидкостную среду последовательно вводят термомагнитную и магнитоупругую жидкости, измеряют величину магнитного потсэка, замыкающегося через термомагнитную жидкость, по которой определяют температуру йарожидкостной средь, и величину магнитного потока, замьЬсающегося через магнитоупругую жидкость, по которой определяют давление парожидкостной среды, определяют соотношение величин магнитных потоков, один из которых измеряют по верхнему уровню жидкостной фазы среды, а другой - по

нижнему уровню, и по измеренным данным рассчитывают искомый параметр.

На чертеже схематично изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Схема содержит трубу 1 с магнитной жидкостью 2, сердечники 3 и 4 из ферромагнитного материала, обмотки 5 возбуждения (ОВ1,ОВ2, ОВЗ), измерительную обмотку 6 температуры и давления (ОЦ1), измерительные обмотки 7 и 8 соотношений объемов жидкости и пара (U02, Ч03)г и пересчетное устройство 9.

Устройство работает следующим образом.

При введении в парожидкостную среду термомагнитной жидкости замыкается магнитный поток через два сердечника 3 и 4. В сердечнике 3 величина магнитного потока определяется температурой термомагнитной жидкости . (парожид остной средаа) и напряженностью магнитного поля, образующегося в результате действия обмоток 5, которые питаются от сети переменного тока. Задаваясь постоянными параметрами цепи питания обмоток 5, можнр определить температуру парожидкостной среды по изменению величины индуктируемого в обмотке б напряжения,которое подают на пересчетное устройство 9 (Т ).

Магнитный поток в сердечнике 4 замыкается по двум направлениям: с одной стороны поток замыкается через стержень с обмоткой 7, который охватывает половину трубы 15 с другой стороны - через узкий стержень с обмоткой 8, расположенный в нижней части трубы 1. Соотношение объемов жидкости и пара определяется по отношению магнитных потоков в двух стержнях с обмотками 7 и 8 сердечника 4. Пропорционально магнитным потокам в обмотках 7 и 8 индуктируются напряжения, которые подаются нД входы пересчетного устройства 9 (U.l,(il2. Вее личина отношения этих напряжений (U1,U2}, которая вычисляется в пересчетном устройстве, определяет соотношение объемов жидкости и пара. Измерение давления парожидкостной среды осуществляют при введении в парожидкостную среду магнитоупругого материала (феррита). При этом магнитный поток сердечника 3 замыкается через магнитоупругий материал. Давление можно определить по изменению

5 величины индуктируемого в обмотке б напряжения, которое подают на пересчетное устройство 9СР).

Термомагнитную и магнитоупругую

0 жидкость можно вводить несколькими способами. Наиболее эффективным является способ, при котором эти ферромагнитные жидкости не смешиваются, что можно осуществить, вводя одну из

5 жидкостей непосредственно в парожидкостную среду,а другую (ферромагнитную жидкость/ - в определенных местах индикации системы, по которой циркулирует парожидкостная смесь. УдержиQ вается жидкость в местах индикации постоянными магнитами, причем усилие удержания должно быть больше силы, воздействующей со стороны парожидкостной среды. Использование постоянных

е магнитов улучшает характеристики магнитной системы в результате воздействия постоянного подмагничивания.

Примеры применения предлагаемого способа измерения приведены в таблице. В холодильных агрегатах для смазки трущихся поверхностей деталей поршневых компрессоров применяют смазочные масла. Как показали исследования, ферромагнитные жидкости типа ПМТС, ХС и др. не уступа ют по своим свойствам применяемым смазочным маслам, т.е. в качестве смазки в холодильный агрегатах молено применить ферромагнитную жидкост Поэтому при заправке холодильного агрегата, являющегося герметичной .системой, в качестве смазки и датчи ка температуры,давления. соотношени объемов жидкости и пара, а следовательно, энтальпии вводят ферромагнитную жидкость, основой которой- яв ляется кремнеорганическая. жидкость ХС-2-1. Наполнителями в используемых фер ромагнитных жидкостях являются термомагнитный и магнитострикционный материалы. Данные наполнителей, дру гих материалов и приборов, применен ных 1. примере, приведены в таблице Температурный диапазон нормальной работы ферромагнитных жидкостей от -100 до +250°С. Соотношение заправки фреоновой холодильной установки осуществляют пропорции 1/8 (ферромагнитная жидкость/фреон) . Включают холодильный агрегат пос ле заправки при температуре окружающего воздуха 20С и номинальном ре жиме его работы: Холодопр ои 3 йоди10500 ккал/ч тельность Скорость вращения 1000 об/мин электродвигателя Температура кипения хладагента Температура. конденсации Температура всасыванияПри этом температура парожидкос ной среды изменяется в пределах от -30 до 1Q°C, а давление в пределах 0-20 ат. Изменение ЭДС в измерительной обмотке б (UOl, см.чертеж) происхо дит в соответствии с зависимостью ( WW где JU. - количество витков обмот OBi; (sy. количество витков обмот UUj. количество витков обмот ки uoi; 1 - ток в первичных обмотка R - сопротивление магнитной систелва при минимальной измеряемой температуре (давлении), (У - величина зазора в магнитной системеJопределяемая размерами немагнитных материалов, находящихся на пути замыкающегося магнитного потока , Мр- магнитная проницаемость в зазоре 5 - площадь зазора, R - сопротивление магнитной системы при изменении температурка термомагнитной жидкости (парожидкостной среды). ЭДС изменяется в пределах О-б В в случае измерения температуры и в пределах 0-4 В в случае измерения давления. Величину соотношений объемов жидкости и пара определяют по соотноше-, нию выходных напряжений обмоток 7 и 8 (U02, Ц 03, которое изменяется в пределах 1-10. Затем подают на пересчетное устройство типа Электроника (калькулятор) напряжения, соответствующие температуре, давлению парожидкостной среды, объему пара в момент измерения, с значением внутренней энергии, определяемой температурой и объемом пара. Применение в предлагаемом способе ферромагнитной жидкости при измерении изменения соотношений объемов жидкости и пара в объеме среды повышает точность измерений при упрощении измерительной аппаратуры, расширяет возможности систем измерения энтальпии парожидкостной среды в герметичной системе. Способ можно использовать для контроля наличия жидкости (например смазки), определения ее объема и др. Формула изобретения Способ измерения энтальпии парожидкостной среды, заключающийся в измерении температуры и объема пара в среде, помещенной в резервуар из немагнитного материала, и расчете энтальпии по полученным данным, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, сокращения времени измерения и расширения диапазона измерения энтальпии в герметич|ных системах, в зоне измерения создают переменное магнитное поле, затем в парожидкостную среду последовательно вводят термомагнитную и магнитоупругую жидкости, измеряют величину магнитного потока, замыканвдегося через термомагнитную жидкость, по которой определяют температуру парожидкостной средаа, и величину магнитного потока, замыкающегося через магнитоупругую жидкость, по которой определяют давление парожидкостной среды, определяют соотношение величин магнитных потоков, один яз которых измеряют по верхнему уровню жидкостной фазы среды, а другой по нижнему уровню, и по измеренным данным рассчитывают искомый параметр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Патент Великобритании 1521532, кл. G 01 К 13/00..

2.Патент США № 4078431, )(Л, G 01 К 17/00 (прототип).