Устройство для измерения расхода испаряющейся агрессивной среды Советский патент 1983 года по МПК G01F1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ИСПАРЯЮЩЕЙСЯ АГРЕССИВНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения расхода агрессив HNIX веществ и может быть использовано в.металлургии, сельском хозяйстве и др. Известны устройства для измерения расхода пара, содержащие приемный преобразователь соединительные устро ства и измерительный прибор Cl } Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для измерения расхода испаряющейся агрессивной среды, содержащее герметичную камеру, в которой расположен источник испаряющейся сре да. Нагреватель, дополнительную каме РУг средство измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды 2. Известное устройство имеет низкую точность измерения. Целью изобретения является повыше ние точности измерения. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения расхода испаряющейся агрессивной среды, содержащем герметичную камеру, в которой расположен источник испаряющейся среды, нагреватель, дополнительную камеру, средство измерения положения источника испаряющейся агрессивной I среды и вторичный прибор, дополнительная камера подсоединена к дну основной камеры, дно основной камеры вы- . полнено в виде зластичной |Мембраны, при этом средство измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды связано с зтой мембраной, в устройство введены источник давления, связанный расходной линией с дополнительной камерой, датчик расхода воздуха, связанный расходной линией через запорный клапан с дополнительной камерой, датчик температуры, расположенный в дополнительной камере, датчик давления в основной камере, причем выходы датчиков давления и температуры подсоединены к вторичному прибору и включены встречно-последовательно с выходом средства измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды. На фиг.1 представлена схема устройства для измерения расхода; на; фиг.2 - схема злектрических соединений дифференциальных трансформаторов вторичного прибора, датчика положения мембраны, ферродина мическоГО преобразователя измерителя температуры и измерителя давления. i Устройатво содержит основную герметичную камеру 1 и дополнительную камеру 2, разделенн ге мембраной 3, снабженной датчиком 4 положения мемб раны, встречно-последовательно выходу которого включены выход располо женного а дополнительной камере измерителя 5 температуры и выход из| ерителя б давления, второй выход которого подключен на вход вторичного прибора 7 системы индикации положени мембраны. Дополнительная камера соединена расходной линией 8 через запорный ор ган 9 с источником 10 давлениями ходной линией Ц через запорный орган 12 с расходомером 13, основная камера содержит нагреватель 14 и сое динена расходной .линией 15 с потребителем 1 б. Выход дифференциального трансформатора 17 датчика 4 положения мембраны включен встречно-последовательно с входом дифференциального трансформатора 19 измерителя 6 давления, ооединенного с выходным . ферродинамическим Преобразователем 18, и входом дифференциального транс форматора 20, при этом выходы дифференциального трансформатора 20 и выходного ферродинамического преобразователя 18 включены на вход элект ронного усилителя 21. Устройство работает следующим образом. При наполнении камеры 1 агрессивным веществом мембрана, 3 под действием веса этого вещества прогибается, при этом датчик системы индикации положения мембраны 4, состоящий из прикрепленного к мембране плунжера и жестко установленного дифференциёшьного трансформатора, подаст сигнал на вторичный прибор 7, что приведет к отклонению от нуля указателя вторичного прибора, после чего камеру 2 через запорный орган 9 по расходной линии 8 наполняют газом из источника 10 давления до тех пор, пока мембрана займет исходное положение, о чем будет свидетельствовать возвращение на нуль указателя вторич ного прибора. При нагревании агрессивного вещества в KciMepe 1 оно Hj3паряется и удаляется из камеры 1 по расходной линии 15 в потреб итель 16, при зтом расход испаряющегося агрессивного вещества будет пропорционале убыванию веса вещества над мембраной следовательно вес агрессивного вещес ва- в камере 1 уменьшается и мембрана 3 под действием давления газа в емкости 2 прогибается вверх, при зтом датчик 4 положения мембраны подаст сигнал на вторичный прибор 7 и он известным образом обеспечит открывание запорного органа на расходной инии 11, на которой установлен расодомер 13, а так как количество изасходованного газа из дополнительой камеры функционально связано с авлением в дополнительной камере, оторое как и вес расходуемого веества, воздействует на положение ембраны, то можно вывести формулу ависимости массового расхода газа з дополнительной емкости от весового асхода испаряющегося агрессивного ещества. Уравнение равновесия мембраны в начальный момент времени . « г. (.Мд .А;РОР .(, Уравнение равновесия мембраны через промежуток времени At или Р2 (PJ-PQ) F (М - лт. и PoF Mfl - дте-а -- Вычитая из уравнения (1) уравнение (2), получим М.- Р„Р-Р„Р-М,. АР. ДГПс |ДР1 По уравнение Клайперона-Менделеава при V const , T const для начального состояния газа .P,, НГ для состояния газа через время л1 т, Rt, (5) вычитая из уравнения (4) уравнение (5), получим (,2) подставив вместо 4Р P-J-P2 ®гЬ значение из уравнения (3), получим dmjT. (т) Разделив уравнение (7) на Лt получим зависимость массового расхода газа из дополнительной емкости от весового расхода испаряющегося агрессивного вещества илл ) где М - масса агрессивного вещества, -.КГ ; . Qj массовый расход газа из дополнительной емкости, кг/с Gg - весовой расход испарякщегося агрессивного вещества, H/O.J F - площадь мембраны, .м . V - объем дополнительной полости, м ; Т - абсолютная температура газа в дополнительной полости, К.. J PQ - давление в над;о 1ембранном пространстве, н/м .; At - интервал времени, с ; Р - начальное давление в подмемб ранном пространстве, н/ы. р2 - давление в подмембранном пространстве через время, н/м2; ; лтпц- масса испарившегося вещества за время, кг-; ат(2- масса газа, истекшего из дополнительной емкости за вре мя л t г R - газовая постоянная (R 8,3 Д /моль.К); JU. - молярная масса газа, кг/моль} При нагревании агрессивного вещества в камере 1, одновременно, например, через мембрану произойдет нагрев газа в дополнительной камере 2, а значит расширение его и, как следствие, дополнительное повышение давления в камере 2, следовательно мембрана прогнется вверх, при этом переместится плунжер дифференциального трансформатора 17 датчика поло женин мембраны 4 и на его выходе по вится сигнал, но так как на вход вт ричного прибора 7 встречно-последов тельно с вторичными обмотками диффе ренциального трансформатора 17 вклю чена рамка выходного ,ферродинамичес кого преобразователя 18 измерителя 5 температуры, то произойдет алгебр Гическое сложение СИГНЕЛОВ с.датчика положения мембраны 4 и выходного ер родинамического преобразователя 18 измерителя 5 температуры, следовател но на вход вторичного прибора 7, сис темы индикации положения мембраны н поступит сигнгш о перемещении мембраны, таким образом, введена коррекция на изменение давления в дополнительной емкости за счет изменения температуры. Одновременно с нагреванием агрессивного вацества в основной камере 1 возникает избыточное давление за счет испарения агрессивного веществ При наличии избыточного давления в основной емкости мембрана 3 прогнет. ся и переместит плунжер дифференциального трансформатора 17 датчика по ложения мембраны 4 и на его выходе появится сигнал, но так как на вход лектронного усилителя 21 вторичноо прибора 7 встречно-последовательо с вторичными обмотками дифферениального трансформатора 17 включены торичные обмотки дифференциального рансформатора 19 измерителя б давлеия, то произойдет гшгебраическое ложение сигналов с датчика положеия мембраны 4 и измерителя 6 давлеия, следовательно будет введена оррекция на изменение давления в основной камере за счет испарения агрессивного вещества. Лабораторные испытания опытного образца предлагаемого устройства для змерения рахода показали, .что точность измерения расхода, по сравнению с известным, составляаот + 5% за счет того, что расходомер не имеет контактов с агрессивным веществом, а стенки камеры и мембрана выполнены из антикоррозионного материала, по этим же причинам увеличилась долгот вечность устройства до Ю ч. Формула изобретения Устройство для измерения расхода испар5ясвдейся агрессивной, среды, содержащее герметичную камеру, в ко горой расположен источник испаряющейся среды, нагревательf дополнительную камеру, средство измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды и вторичный прибор, о тл и ч а ю щ а ее я тем, что, с целью повьвиения точности измерения дополнительная камера подоовдшнена к дну основной камеры, дно основной камеры выполнено в виде зластичной мембраны, при этом средство измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды связано с этой мембраной, в устройство введены источник давления, связанный расходной линией с дополнительной камерой, датчик расхода воздуха связанный расходной линией через, запорный клапан с дрпрлнительной камерой, датчик температуры, расположенный в дополнительной камере, датчик давления в основной камере, причем выход датчиков давления и температур присоединены к вторичному прибору и включены встречно-последовательно с выходом средства измерения положения источника испаряющейся агрессивной среды. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики Количества. М.-Л., Меиигиз, 1975.. 2.Сарахов А.И, Весы в физико-химических исследованиях, М., Наука, 1968, с. 88.