Калориметрический способ измерения расхода Советский патент 1981 года по МПК G01F1/68 

1

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тепловым методам измерения расхода, может найти применение в производствах, использующих большое количество различных по своим свойствам газов, например в производстве интегральных схем методом газовой диффузии, контроль и регулирование подачи газообразных катализаторов, а также при различных лабораторных исследованиях.

Известен калориметрический способ измерения расхода, основанный на нагреве измеряемого потока и измерении эффекта этого нагрева, зависящего от расхода. В этом способе измеряемой, расход находят из уравнения теплового баланса, составленного для нагревателя и измеряемого потока. Так как в это уравнение входят и тепловые потери в окружающую среду, то эти потери необходимо учитывать при измерении 1.

Наиболее б.пизким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения расхода, основанный на измерении мощности нагревате.ля, разности температур измеряемого потока на входе и выходе

измерительного участка и измерении потерь тепла в окружающую среду по перепаду температур на теплои золяции нагревателя. С целью обе спечения стационарного гидродинамического и теплового режима измерение температур потока производится на некотором удалении от нагревателя, так как длина измерительного участка

10 больше длины нагревате.пя. Расстояние от входного термодатчика до нагревателя выбирается из условия равенства температур измеряемого потока, стенки и окружающей среды. Расстояние от нагревателя до выходного тер .15модатчика выбирается из условия равенства температур измеряемого потока и стенки 2.

Недостатком известного способа является измерение теплопотерь толь20ко на участке нагревателя, а не на всем измерительном участке. С уменьшением расхода измеряемого потока теплопотери от участков между вход25ными и выходными термодатчиками и нагревателем увеличивается, так как температуры измеряемого потока и стенок на этих участках растут. Эти теплопотери не учитываются при определении расхода по уравнению теп30левого баланса известным способом. Поэтому такой способ измерения расх да не может быть применен для измерения малых расходов. Цель изобретения - расширение диапазона измерения расхода калори 1етричёским способом в область ма;Лых расходов. Поставленная цель достигается те что в калориметрическом способе измерения расхода, основанном на том что измеряемый поток нагревают и измеряют разность температур на вхо де и выходе измерительного участка и по их разности судят о величине расхода, весь измерительный участок обдувают вспомогателы лм потоком с известным расходом и теплоемкостью и измеряют разность температур вспо могательного потока на входе и выходе измерительного участка. На чертеже представлен калоримет рический расходомер для осуществлен предлагаемого способа. Расходомер содержит измерительную трубку 1, на которой намотан электрический нагреватель 2 и установлены термодатчики 3 и 4.-Измерительный участок с нагревателем заключен в рубашку 5, на входе и выход которой размещены термодатчики б и Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Измеряемый поток пропускают чере измерительную трубку 1 и контролируют его нагрев термодатчиками 3 и 4. Вспомогательный поток с известш расходом и теплоемкостью, например воздух, пропускают через наружную р башку. Поскольку рубашка охватывает весь измерительный участок, то все тепло, отдаваемое нагревателем 2, распределяется междуизмеряемым и вспомогательным потоками. Уравнение теплового баланса в эт случае может быть записано в виде количество тепла, отдавае мое электрическим нагревателем}количество тепла, получен ное измеряемым потоком; количество тепла, получен ное потоком в рубашке (вспомогательнь(1м потоком Раскрывая слагаемые в правой час ти уравнения {1), получим маг Ц в в н5нЛЬн I Сц - теплоемкости измеряемо где Cft, го., и вспомогательного потоковJ С„ - расходы измеряемого и вспомогательного потоков ) itj,bt - разности температур измеряемого и вспомогательного потоков на входе и выходе измерительного участка. Из уравнения (2) получаем, формулу для расчета расхода измеряемого потока ,, РНС(-СнбнДЬн , , С,дц. (3) Как видно из формулы, для определения расхода измеряемого потока Gg при известных мощности ,нагревателя, расходе и теплоемкости вспомогате ьного потока достаточно измерять разности температур измеряемого и вспомогательного потоков на входе и выходе измерительного участка. Преимущество предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в-том, что существенно увеличивается диапазон измерения в область малых расходов, причем градуировочная характеристика во всем диапазоне остается расчетной. Это обстоятельство позволяет отказаться от индивидуальной градуировки каждого расходомера на измеряемой среде. Расходомеры, основанные на предлагаемом способе измерения, могут найти широкое применение в производстве интегральных схем методом газовой диффузии, где необходимо измерять и регулировать большое количество газовых и жидкостных потоков в широких диапазонах. Перспективным является применение предлагаемого способа для различных лабораторных исследований, пилотных установок, контроля и регу лирования газообразных и жидких катализаторов и химических производствах. Формула изобретения Калориметрический способ измерения расхода, основанный на том, что измеряемый поток нагревают и измеряют разность температур на входе и выходе измерительного участка и по их разности судят о величине расхода, отличающийся тем, чтсУ, с целью расширения диапазона измерения в область малых расходов, весь измерительный участок обдувают вспомогательным потоком с известным расходом и теплоемкостью и измеряют разность температур вспомогательного потока на входе и выходе измерительного участка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Френкель Б.А. Измерение малых и микрорасходов продуктов нефтехимических, производств . М, , ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1973, с. 55-60. 2.Азимов Р.К, и др. Теплообменные измерительные преобразователи. ФАН,-1974, с.29-32 (прототип).