Тепловой расходомер Советский патент 1982 года по МПК G01F1/68 

Изобретение относится к измерению расхода газа и жидкостей и может быт использовано в энергетической, газовой и др. отраслях промышленности. Известны расходомеры с тепловым преобразователем, выполненным .в виде нагревателя и термочувствительных эле ментов, установленных до и после на)- ревателя. Принцип действия известных расходомеров основан на зависимости от скорости потока разности средних температур всего или части потока, создаваемой нагревом его посторонним источником энергии tl. Наиболее близким к предлагаемому является тепловой расходомер, содержащий и-образный измерительный участок трубопровода с расположенными на прямых участках преобразователями расхода, каждый из которых выполнен в виде нагревателя и термочувстви тельных элементов, установленных до и после нагревателя и мостовую измерительную схему 23. Однако известными расходомерами затруднительно осуществлять измерение больших расходов высокотемпературных потоков жидкостей и газов. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в тепловом расходомере, содержащем U-образный измерительный участок трубопровода с расположенными на прямых участках преобразователями расхода, каждый из которых выполнен в виде нагревателя и термочувствительных элементов, установленных до и после нагревателя и мостовую измерительную схему, нагреватель выполнен в виде тепловой трубы, зона конденсации которой расположена на одном прямом участке U-образного трубопровода, а зона испарения - на другом прямом участке, причем каждая зона тепловой трубы снабжена двумя термочувствительными элементами, один из которых размещен на стенке внутри. 35 а другой вне тепловой трубы, термочувствительные элементы каждой зоны включены дифференциально. На фиг. 1 представлена схема теплового расходомера; на фиг. 2 - пример расположения тепловой трубы в трубопроводе. Расходомер состоит из U-образного участка трубопровода 1 с контролируемым потоком 2. В трубопровод вмонтирована тепловая труба .3 с термочувствительными элементами i, закрепленными на внешней и внутренней стороне теплопередающей стенки 5 теп ловой трубы и соединенными дифферен.циально. Для контроля за тепловым воздействием на поток внутри трубо.провода помещены два термочувствител ных элемента 6, подключенные к мосто вой измерительной схеме 7- В мостовую схему включены также термочувствительные элементы Л, установленные на стенках тепловой трубы. На измерительном участке трубопровода размещен теплообменник 8, при этом испарительная и конденсационная зоны тепловой трубы расположены до и после теплообменника. Конструкция тепло вой трубы (фиг. 2)еыполиена в виде двух отрезков двойного трубопровода типа труба в трубе 9, соединенных между собой транспортным участком 10 На наружной стенке внутренней трубы каждого трубопровода наложен фитиль. 11, выполненный в виде двойного плос кого жгута, либо артериального типа. Тепловой расходомер работает следующим образом. Тепловая труба оказывает постоянное тепловое воздействие на контролируемый поток 2. Тепловая мощность, отводимая из контролируемого потока, определяется при помощи дифференциально включенных термочувствительных элементов k согласно соотношению

а |лт-Е.

(1)

де Я теплопроводность материала стенки тепловой трубы;

S - толщина стенки .тепловой трубы;

дТ - перепад температур на стенке тепловой трубы (определяется при помощи термочувствительных элементов 4); 55

F - площадь поверхности тепловой трубы, расположенной в контролируемом потоке.

Формула изобретения

Тепловой расходомер, содержащий и-образный измерительный участок трубопровода с расположенными на прямых участках преобразователями расхода, каждый из которых выполнен в виде нагревателя и термочувствительных элементов, установленных до и после нагревателя, и мостовую измерительную схему, отличаю14Охлаждение контролируемого потока определяется при помощи дифференциаль но включенных термочувствительных элементов 6 согласно выражению Cp-G где Q - тепловая мощность, выводимая из контролируемого потока; Ср - удельная теплоемкость среды контролируемого потока; G - расход контролируемой среды. Объединяя формулы (2) и (1), получаем выражение для расхода контролируемого потока Я - к-, Г t - At .. лг где К - - постоянная величина для bLp заданного диапазона изменения теплофизических параметров контролируемого потока. Напряжение с термочувствительных элементов подается на мостовую схему 7 которая приходит в равновесие при положении ползунка реохорда пропорциональном отношению - . Поэтому, отградуировав шкалу реохорда с учетом величины К, получим показания прибора в единицах расхода контролируемого потока. При использовании предлагаемого расходомера в энергетических установках, где обычно имеется большое количество трубопроводов со средами при различных температурах, для теплового воздействия (нэ контролируемый поток целесообразно второй конец тепловой трубы разместить в трубопроводе со средой, имеющей температуру, отличную от температуры контролируемой среды. Тепловой расходомер данной конструкции позволит увеличить точность, достоверность и надежность измерения расхода контролируемого потока за счет двойного контроля.

щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности измерения, нагреватели выполнены в виде тепловой трубы, зона конденсации которой расположена на одном прямом участке U-образного трубопровода, а зона испарения - на другом прямом участке, причем каждая зона тепловой трубы снабжена двумя термочувствительными элементами, один из которых размещен на стенке внутри, а

другой - вне тепловой трубы, термочувствительные элементы каждой зоны включены дифференциально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Коротков П.А. Тепловые расходомеры. Л., Машиностроение, 1969

с. 53-5.

2.Авторское свидетельство СССР № i 282l6, кл, ; 01 F 1/68, 1972

(прототип).

11