способ измерения температуры жидкой среды
Классы МПК: | G01K11/06 с использованием плавления, замерзания, размягчения G01K11/00 Измерение температуры термометрами, действие которых основано на изменении физических или химических свойств веществ в зависимости от температуры, не отнесенными к группам 3/00, 5/00, 7/00 или 9/00 |
Автор(ы): | Иванов Михаил Александрович, Ждан Валерий Тимофеевич, Жуков Юрий Николаевич, Смородин Вячеслав Гаврилович, Чифоненко Владимир Васильевич, Игнатьева Ирина Михайловна, Слонин Анатолий Иосифович, Семенов Евгений Николаевич, Носов Сергей Константинович, Смаржик Дмитрий Маркович, Азаматов Михаил Аскатович, Тахаутдинов Рафкат Спартакович, Панов Юрий Федорович, Бузанник Виктор Михайлович |
Патентообладатель(и): | Иванов Михаил Александрович, Ждан Валерий Тимофеевич, Жуков Юрий Николаевич, Смородин Вячеслав Гаврилович, Чифоненко Владимир Васильевич, Игнатьева Ирина Михайловна, Слонин Анатолий Иосифович, Семенов Евгений Николаевич, Носов Сергей Константинович, Смаржик Дмитрий Маркович, Азаматов Михаил Аскатович, Тахаутдинов Рафкат Спартакович, Панов Юрий Федорович, Бузанник Виктор Михайлович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-10-20 публикация патента:
27.06.1996 |
Сущность изобретения: в жидкую среду вводят эталонный объект в виде герметичного контейнера, заполненного газом, не взаимодействующим со средой и материалом контейнера. Перед введением в среду эталонный объект доводят до той же температуры, что и в градуировочном опыте. Искомую температуру определяют по градуированной зависимости T= f(t), где t - время от момента введения контейнера до момента регистрации заданного уровня концентрации газа, выделяющегося из контейнера при разрушении его стенки в результате взаимодействия материала стенки с жидкой средой. Материалом контейнера (или его стенки) может служить исследуемая жидкая среда в твердом состоянии (например, замороженная). 1 з.п. ф-лы.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ измерения температуры жидкой среды, включающий введение в среду эталонного объекта, непрерывную регистрацию выделяющегося после этого введения газа, определение искомой температуры Т с использованием времени t от момента введения эталонного объекта до момента регистрации заданного уровня концентрации выделяющегося газа по градуировочной зависимости Т=f(t), полученной в контролируемом диапазоне температур для эталонного объекта в таких же, как и при измерении, условиях по используемому оборудованию и гидродинамическому состоянию жидкости, окружающей эталонный объект, отличающийся тем, что эталонный объект выполняют в виде герметичного контейнера, заполненного не взаимодействующим с жидкой средой и материалом контейнера газом, и доведенного перед введением в среду до той же заданной температуры Tо, до которой контейнер был доведен при градуировке, при этом толщину и материал стенки контейнера, разрушаемой в результате взаимодействия ее материала с жидкой средой, выбирают так, чтобы в контролируемом диапазоне температур выполнялось условие![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-14t.gif)
где
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для контроля температуры различных жидких сред в широком температурном диапазоне. Известен способ измерения температуры жидкой стали в плавильных печах по времени расплавления материала эталонного объекта в виде стального стержня /I/. Недостатками известного способа являются низкие точность и достоверность измерения из-за визуального контроля расплавления стержня по моменту всплытия соединенного с ним шамотного блока, невозможного для многих жидких сред (например, при конвертировании стали, где имеют место высокая запыленность газовой среды и сильное перемешивание расплава). Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения температуры жидкой стали по ходу кислородно-конвертерного процесса, включающий введение в среду эталонного объекта в виде присадки карбонатсодержащего материала, непрерывную регистрацию газа, выделяющегося после этого введения, и измерение интервала времени t от момента введения в среду эталонного объекта до момента регистрации заданного уровня концентрации выделяющегося газа, с последующим определением искомой температуры Т по градуировочной зависимости Т f(t), полученной для эталонного объекта в таких же что и при измерении, условиях по используемому оборудованию и гидродинамическому состоянию жидкости, в рабочем диапазоне температур 1550 - 1700oС /2/. К недостаткам известного способа относятся:необходимость введения присадки очень большого веса (около 0,5 т. и более) для того, чтобы выделяющийся газ (СО2) мог быть зарегистрирован на фоне газовой среды, сопутствующей конверторному процессу, в которой концентрация СО2 может достигать 40 об. влияние на точность измерения температуры, состава и влажности присадки;
непригодность материала присадки для жидких сред, отличных по составу и температуре от стали, выплавляемой в конвертере. Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является расширение диапазона исследуемых жидких сред при обеспечении высокой точности и достоверности измерения. Указанный результат достигается тем, что в известном способе измерения температуры эталонный объект выполняют в виде герметичного конвейера, заполненного газом, не взаимодействующим с жидкой средой и материалом контейнера, и доведенного перед введением в среду до той же заданной температуры То, до которой контейнер был доведен при градуировке, при этом толщину и материал стенки контейнера, разрушаемой в результате взаимодействия ее материала с жидкой средой, выбирают так, чтобы в контролируемом диапазоне температур выполнялось условие
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005t.gif)
где:
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/176.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
С помощью условия
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-2t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-3t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-4t.gif)
Для выбора толщины эталонной стенки контейнера использовались значения скорости расплавления стали при температуре 1510oС и 1575oС, соответственно, 40 мм/мин и 230 мм/мин определенные по графику. Этот график по концентрации углерода соответствует расплаву стали в конвертере, где при температуре стали выше 1510oС концентрация углерода ниже 0.9 Учитывая сильное "кипение" и барботирование стали в конвертере во время ее продувки кислородом, эти значения были увеличены в 10 раз (что соответствует самому крайнему случаю, приводящему к максимальному оценочному значению толщины эталонной стенки). Таким образом, оценочные значения скорости таяния (разрушения) эталонной стенки контейнера из стали, для температуры стали 1510oС 40 мм/мин 0,67 мм/с; для температуры стали 1575oС 230 мм/мин 3,83 мм/с. Время разрушения эталонной стенки контейнера tр можно оценить по формуле tp h/Vp, где h толщина стенки, Vp- скорость разрушения. Учитывая, что
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8776.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/183.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
Используя оценочные данные для Vp при температуре стали 1510oС и 1575oС, можно получить числовое оценочное значение Для
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8706.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-5t.gif)
Таким образом, h
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/183.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8805.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/8805.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/177.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-6t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-7t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-8t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-9t.gif)
Для окончательной проверни соответствия предложенного способа исходному требованию к точности измерения температуры стали (
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-10t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-11t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-12t.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/2063005-13t.gif)
Правая часть неравенства (1):
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/176.gif)
Из этих данных следует, что условие (1) выполняется. При измерении температуры стали в расплав погружался один контейнер с ксеноном. Результаты измерения температуры Т стали по фактическому значению t приведены в таблице, где также приведены значения t и Тп "паспортные" значения температуры стали, полученные с помощью термопары, используемой при градуировке, а также
![способ измерения температуры жидкой среды, патент № 2063005](/images/patents/409/2063005/916.gif)
Класс G01K11/06 с использованием плавления, замерзания, размягчения
Класс G01K11/00 Измерение температуры термометрами, действие которых основано на изменении физических или химических свойств веществ в зависимости от температуры, не отнесенными к группам 3/00, 5/00, 7/00 или 9/00