Способ измерения расхода тепла Советский патент 1982 года по МПК G01K17/06 

1

Изобретение относится к способам измерения количества тепла, сообщаемого в единицу времени, жидким или газообразным веществам и переносимого ими по замкнутым контурам, и может быть использовано при испытаниях и Исследованиях теплообменных устройств малой мощности, в частности - транспортных установок.

Известен способ определения расхода тепла, основанный на измерении величин массового или объемного расхода теплоносителя и разности сред-, них температур в сечениях, ограничивающих участок подвода тепла, т.е.по изменению теплосодержания на участке теплообмена. Результаты измерений используются при расчете величины расхода по зависимости

Q К . G С р ДТ, (.1) где Q - тепловой поток (расход тепла) ;

G - массовый расход жидкости или газа(теплоносителя);

Ср - средняя теплоемкость теплоносителп отнесенная к фактически имевшему место интервалу температур; ЛТ - измеренная разность температур теплоносителя на входе и выходе из теплообменного устройства;

К - корректирующий коэффициент, учитывающий вероятные отклонения истинных значений параметров G и дТ от измеренных 1.

Недостатками способа являются: необходимость знаний о соответствии вводимых корректирующих параметров и коэффициентов фактическому состоянию контролируемой системы и неизбежность погрешностей в измерениях, связанных с использованием большой номенклатуры датчиков.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения расхода тепла, состоящий в измерении разности 39 температур в потоке теплоносителя на входе и выходе из этого участка, до полнительном нагреве теплоносителя при прохождении им контрольного участка с измерением разности температур на входе и выходе и в определе нии величины расхода тепла на контролируемом участке по величине электрической мощности дополнительно го нагревателя на контрольном участке. Подбирая электрическую мощность нагревателя так, чтобы ЭДС датчиков температуры оказались одинаковыми, определяют тепловой поток, отдаваемы теплоносителю в теплообменном аппара те, как величину, пропорциональную электрической мощности нагревателя . Q nQH/ . (2) где п - функция количества дифференциальных термопар в обеих батареях, когда эти количества равны, п 1, что в дальнейшем для простоты будет предполагаться. Способ измерения рас хода тепла заключается, таким обраг 3OMV в том, что расход тепла Q полагается функцией только величины . Недостатком этого способа является необходимость учитывать изменение параметра Ср при повышении средней температуры теплоносителя на участке дополнительного источника тепла. Полагая, что зависимость (1)одинаково справедлива для контролируемого участка (теплообменного аппарата) и контрольного участка Сзоны дополнительного нагрева) и что G const и К const получим, очевидно, что « , ( Это означает, что при использовании устройства необходимо производит оценку величины Q по зависимости (З) а не (2). Величина Ср/Срн для разных веществ и интервалов температур может быть различной. Например для эти лового, спирта при давлении 10 кг/см величина Ср в составляет кг.град 0,525 при ОС и 0, ЮОС т.е. (СР) (Ср) Для воды на линии насыщения такое увеличение отношения теплоемкосте достигается при изменении средней температуры от О до . 2 Таким образом, использование такого способа требует учета информации о теплофизических свойствах тепломосителг.. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерения расхода тепла за счет исключения информации о теплофизических характеристиках теплоносителя. Поставленная цель достигается тем, что теплоноситель охлаждают на участке между контролируемым и контрольным участками до равенства средних по поперечному сечению потока теплоносителя температур на входе в контролируемый и контрольный участки. На чертеже изображена схема осуществления способа. Способ осуществляется с помощью замкнутого контура 1 с перемещающимся по нему жидким или газообразным теплоносителем в направлении, указанном стрелкой 2. По направлению движения теплоносителя вдоль контура размещены кЪнтролируемый участок 3 представляющий собой некоторое теплообменное устройство, расход тепла в котором нуждается в измерении, холодильник Ц, в котором каким-либо способом от теплоносителя отводится тепло, передаваемое ему на участке 3 от теплоносителя отводится тепло, передаваемое ему на участке 3, контроль нь1й участок 5 с регулируемым электроподогревателем 6 и/-ваттметром 7, где имеется возможность передавать теплоносителю тепловой поток величина которого может быть непосредственно измерена с достаточно малой погрешностью. Датчики для измерения средних по сечению потока температур расположены в четырех сечениях контура и объединены в измерительные схемы 8 и 9 дифференциально, так чтобы имелась возможность регистрации на вторичных измерительных приборах 10 разностей (перепадов) средних температур на входе в контролируемый и контрольный участки и на выходе из них. Способ измерения расхода тепла осуществляется следующим образомГ По контуру 1, в направлении, указанном стрелкой 2, пропускают поток теплоносителя и путем регулирования величин теплосъема на участке охлаждения k и передаваемого в поток на участке 5, достигают нулевых перепадов температуры на приборах 10 в обе их измерительных цепях 8 и 9, при термодинамически установившемся потоке, расход тепла на контролируемом участке 3 определяют величиной, фиксируемой ваттметром 7, вне зависимости от теплофизических и гидродина мических характеристик теплоносителя Предлагаемый способ позволяет выполнять непосредственные измерения расхода тепла без вычислений (или ис пользование аппаратуры выполняющей вычислительные операции) и применения информации о каких-либо характеристиках теплоносителя. Таким образом, достигается повышение точности измерения, в частности, когда отсутствует полностью или частично достоверная информация о характеристиках теплоносителя или когда эти характеристики могут быть подвержены неконтролируемым изменениям во времени например при исследованиях многокомпонентных теплоносителей, химически активных сред, в условиях неполной герметичности контура и т.п. Применимость предлагаемого способа ограничена величинами тепловых потоков, при которых операции отвода и повторного подвода тепла к теплоно сителю начинают приводить к существе ным дополнительным энергетическим за тратам, а также - величинами скоростей теплоносителя, при которых средние статические давления в потоке на контролируемом и контрольном участка становятся различными настолько, что оказывается- заметной разница в величинах теплоносителя на этих участках. Формула изобретения Способ измерения расхода тепла по изменению теплосодерЛания в потоке жидкого или газообразного теплсноситепя на участке определения расхода ;тепла, включающий измерение разности температур в потоке теплоносителя на входе и выходе из этого участка, дополнительный нагрев теплоносителя при прохождении им контрольного участка с измерением разности температур на входе и выходе и определение величины расхода тепла на котролируемом участке по величине электрической мощности дополнительного нагревателя на контрольном участке, отличающийся тем,что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерения за счет исключения информации о теплофизических характеристиках теплоносителя, теплоноситель охлаждают на участке между контролируемым и контрольным участками до равенства средних по поперечному сечению потока теплоносителя температур на входе в контролируемый и контрольный участки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР h , кл. G 01 К 17/06, 1961. 2.Авторское свидетельство СССР ff i 94630, кл. G 01 К 17/10, 1973 (прототип).