способ измерения расхода потока
Классы МПК: | G01F1/708 измерением времени, необходимого для прохождения фиксированного расстояния |
Автор(ы): | Ляшенко А.А., Ющенко О.А., Сягаев Н.А., Соколов Г.А., Олейник В.Ю. |
Патентообладатель(и): | Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-12-05 публикация патента:
10.07.2000 |
Изобретение позволяет измерить массовый расход среды переменного состава. Термоконвективным преобразователем, включающим нагреватель и два пленочных терморезистора, расположенные на наружной поверхности трубы, измеряют время
д переноса тепловой метки между нагревателем и фиксированным (контрольным) участком, а также время
к переноса метки по контрольному участку. По разности (
д![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152001/183.gif)
к) судят о плотности измеряемой среды. Величина
д служит для вычисления объемного расхода. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения массового расхода в условиях изменения свойств среды. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
Формула изобретения
Способ измерения расхода потока с использованием термоконвективного преобразователя расхода, основанный на измерении времени![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам измерения расхода потоков веществ. Среди тепловых способов измерения расхода различают контактный (калориметрический) и неконтактный (термоконвективный) способы измерения. Достоинством обеих способов является возможность измерения массового расхода при условии неизменности теплоемкости измеряемого вещества. Еще одно достоинство термоконвективных расходомеров - отсутствие контакта с измеряемым веществом. Недостаток тех и других - большая инерционность. Для повышения быстродействия используют различные методы, один из которых меточный. Известные неконтактные способы измерения скоростей и расходов потоков жидкостей и газов основаны на измерении времени переноса тепловой метки между двумя сечениями измерительного участка, в которых производится регистрация метки /Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение, 1989. - 701 с./. Наиболее близким по своей методике является неконтактный способ измерения расхода потоков на основе тепловых меток, в котором с целью введения коррекции по составу контролируемой среды и определения массового расхода дополнительно измеряют скорость охлаждения метки /Авторское свидетельство СССР N 832341, кл. G 01 F 1/70, (прототип)/. Основным недостатком указанного неконтактного способа является ограниченная точность, обусловленная следующими факторами. 1. Однозначная зависимость между скоростью (темпом) регулярного охлаждения метки в процессе переноса ее потоком с величиной коэффициента температуропроводности (![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152006/945.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152593/2152593-2t.gif)
где Tм -температура метки;
Tп - температура потока (измеряемой среды);
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
сопряжена с достаточно сложными совокупными измерениями, включающими операции логарифмирования и дифференцирования, что также ограничивает точность измерения. Поэтому актуальна проблема повышения точности измерения расхода меточным неконтактным тепловым (термоконвективным) методом. Решение этой проблемы достигается тем, что дополнительно измеряют время переноса тепловой метки между ее источником и фиксированным (контрольным) участком. В неконтактных термоконвективных преобразователях расхода при реализации меточного метода измерения процессы переноса теплоты от источника меток (нагревателя) в поток вещества и от потока к термопреобразователям осуществляются через стенку канала путем теплопроводности и конвекции. Для исключения инерционности указанных тепловых процессов время переноса метки определяется на контрольном участке между двумя термопреобразователями по моментам достижения максимумов их реакций при прохождении тепловой метки. Эта величина времени переноса метки (
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152593/2152593-3t.gif)
где Tп(x,t) - температура потока жидкости;
Tо - начальная температура тепловой метки;
x - линейная координата;
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152006/945.gif)
2
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152001/183.gif)
следует, что при достижении максимумом метки зоны регистрации (то есть при
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152056/8706.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152056/8706.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152593/2152593-4t.gif)
справедливость которого возможна только при выполнении условия x = v
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152001/183.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152032/961.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
Gоизм - определенная блоком 10 величина объемного расхода;
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152032/961.gif)
1-
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
2,3,4,5-
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152032/961.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152593/2152593-5t.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152055/215.gif)
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152032/961.gif)
Экспериментальная проверка предлагаемого способа и его сравнение с известным проводилась в диапазоне расходов 0 - 40 кг/ч на потоках водных растворов солей NaCl и Na2CO2, с концентрацией от 4 до 16% вес. Использовался первичный преобразователь со следующими параметрами:
- внутренний диаметр патрубка - dвн = 5 мм;
- толщина стенки патрубка -
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152013/948.gif)
- материал патрубка - нержавеющая сталь;
- напряжение, подаваемое на нагреватель в момент импульса - Uн = 36B;
- длительность импульса -
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
Границы распределения погрешности определения
![способ измерения расхода потока, патент № 2152593](/images/patents/319/2152008/964.gif)
Класс G01F1/708 измерением времени, необходимого для прохождения фиксированного расстояния