калориметрический способ измерения расхода
Классы МПК: | G01F1/68 с использованием теплового эффекта |
Автор(ы): | Слепян М.А., Золотухин Е.А., Трушин В.А., Спигин В.И., Поляков Г.И., Каткова Е.В., Кравцов В.А. |
Патентообладатель(и): | Межрегиональное открытое акционерное общество "Нефтеавтоматика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-07-24 публикация патента:
27.12.2002 |
Изобретение относится к определению расходов жидкостей или газов в трубопроводах и может быть использовано для определения расходов в системах централизованного водяного отопления, кондиционирования, горячего и бытового водоснабжения, в нефтегазовой промышленности, при различных лабораторных исследованиях и во многих других случаях. В калориметрическом способе измерения расхода, основанном на температурном воздействии на измеряемый поток, контроле изменения температуры измеряемого потока на измерительном участке трубопровода и определении по разности температур величины расхода, температурное воздействие осуществляют путем присоединения льда к участку трубопровода с измеряемым потоком, измеряют массу жидкости при таянии льда, время, затраченное на таяние льда и разность температур измеряемого потока до и после присоединения емкости со льдом на установившемся режиме теплового воздействия, и определяют расход измеряемого потока по формуле
где
- контролируемое время таяния рабочего льда на установившемся режиме воздействия рабочего льда на измеряемый поток (с); r - удельная теплота таяния льда (Дж/кг); Мл - масса жидкости при таянии льда за время
на установившемся режиме воздействия рабочего льда на измеряемый поток (кг); t1 и t2 - температура измеряемого потока без воздействия и при воздействии рабочего льда на измеряемый поток на установившемся режиме (К); С - теплоемкость измеряемого потока (Дж/кг
К), при этом на наружной поверхности емкости со льдом размещают теплобарьерный лед. Техническим результатом является повышение достоверности результатов измерений и повышение точности измерения расхода жидкости или газа через трубопровод. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195634/2195634-1t.gif)
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195001/8226.gif)
Формула изобретения
Калориметрический способ измерения расхода, основанный на том, что осуществляют температурное воздействие на измеряемый поток, измеряют разность температур потока на измерительном участке трубопровода и судят о величине расхода потока по замеренным параметрам, отличающийся тем, что температурное воздействие на измеряемый поток осуществляют путем присоединения к измерительному участку трубопровода емкости с рабочим льдом, на наружной поверхности которой размещают теплобарьерный лед, измеряют массу жидкости при таянии рабочего льда, время, затраченное на таяние рабочего льда и разность температур измеряемого потока до и после присоединения емкости с рабочим льдом на установившемся режиме температурного воздействия и определяют расход измеряемого потока по формуле:![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195634/2195634-6t.gif)
где
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
r - удельная теплота таяния льда (Дж/кг);
Мл - масса жидкости при таянии льда за время
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
t1 и t2 - температура измеряемого потока без воздействия и при воздействии рабочего льда на измеряемый поток на установившемся режиме (К);
С - теплоемкость измеряемого потока (Дж/кг
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195001/8226.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к определению расходов жидкостей или газов в трубопроводах и может быть использовано для определения расходов в системах централизованного водяного отопления, кондиционирования, горячего и бытового водоснабжения, в нефтегазовой промышленности, при различных лабораторных исследованиях и во многих других случаях. Известен калориметрический способ измерения расхода, основанный на нагреве измеряемого потока в трубопроводе и определении эффекта этого нагрева, зависящего от расхода. В этом способе измеряемый расход находят из уравнения температурного баланса, составленного для нагревателя и измеряемого потока (Азимов Р.К. и др. Теплообменные измерительные преобразователи, ФАН, 1974, с.29-32). Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является калориметрический способ измерения расхода, основанный на локальном электронагреве участка трубопровода, обдуваемого дополнительным потоком воздуха через кожух, окружающий участок, с измерениями мощности электронагревателя и изменения температуры охлаждаемого воздуха от входа в кожух до выхода из него, а также с измерениями изменения температуры жидкости или газа внутри трубы от входа до выхода из рассматриваемого участка, что позволяет составить уравнение температурного баланса для потоков теплоты от электронагревателя в дополнительный поток воздуха и в измеряемый поток и найти расход жидкости или газа измеряемого потока (Авторское свидетельство 883658 G 01 F 1/68, заявлено 21.03.80 г.). Недостатком известного способа является сложность организации обдува воздухом с постоянным расходом электрообогреваемого участка трубопровода, низкая точность измерения перепада температур этого воздуха и его расхода. Неизбежны погрешности измерения мощности электронагревателя, сложность конструктивного устройства с развитой аппаратурой. Эти недостатки, связанные с измерением большого числа параметров, с неизбежными погрешностями не позволяют получить достаточной точности и достоверности определения расхода через трубопровод. Кроме того, сложное само по себе устройство требует применения вентиляторов или насосов для продувки воздуха через кожух с измерением его расхода, а достаточную теплоизоляцию кожуха сложно обеспечить, утечками же теплоты через него авторы необоснованно пренебрегают. Задачей изобретения является повышение достоверности результатов измерений и повышение точности измерения расхода жидкости или газа через трубопровод. Поставленная задача решается тем, что в калориметрическом способе измерения расхода, основанном на том, что осуществляют температурное воздействие на измеряемый поток, измеряют разность температур потока на измерительном участке трубопровода и судят о величине расхода по замеренным параметрам, причем температурное воздействие на измеряемый поток осуществляют путем присоединения к измерительному участку трубопровода емкости с рабочим льдом, на наружной поверхности которой размещают теплобарьерный лед, измеряют массу жидкости при таянии рабочего льда в емкости, время, затраченное на таяние рабочего льда и разность температур измеряемого потока перед и после присоединения емкости с рабочим льдом на установившемся режиме температурного воздействия и определяют расход измеряемого потока по формуле![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195634/2195634-4t.gif)
где
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
r - удельная теплота таяния льда (Дж/кг);
Мл - масса жидкости при таянии рабочего льда за время
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
t1 и t2 - температуры измеряемого потока без воздействия и при воздействии рабочего льда на измеряемый поток на установившемся режиме (К);
С - теплоемкость измеряемого потока (Дж/кг
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195001/8226.gif)
Q=GC(t1-t2)
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
где G - расход измеряемого потока (кг/с);
С - теплоемкость измеряемого потока (Дж/кг
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195001/8226.gif)
t1 и t2 - температуры измеряемого потока без воздействия и при воздействии рабочего льда при установившемся режиме температурного воздействия на измеряемый поток (К);
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
Q=rMл, (2)
где Мл - масса жидкости при таянии рабочего льда за время
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
r - удельная теплота таяния льда (Дж/кг). Равенство правых частей уравнений (1) и (2) представляет собой уравнение температурного баланса, из которого получается формула для расчета расхода измеряемого потока
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195634/2195634-5t.gif)
Как видно из формулы (3), для определения расхода измеряемого потока при известных теплофизических свойствах льда (удельная теплота таяния льда r) и измеряемого потока (теплоемкость С) достаточно замерять изменение температуры измеряемого потока от t1 перед воздействием рабочим льдом до t2 после воздействия одним и тем же измерителем температуры и массу растаявшего льда Мл за контролируемое время. Преимущество предлагаемого способа заключается в том, что повышается точность определения расхода потока за счет сведения к минимуму числа измеряемых параметров и приборов для их замеров и за счет повышения точности измерения результата температурного воздействия путем сбора жидкости при таянии рабочего льда в мензурки или колбы, а также за счет уменьшения погрешности измерений разности температур (t1-t2), т.к. t1 и t2 измеряются одним и тем же термометром с одной установки, время же
![калориметрический способ измерения расхода, патент № 2195634](/images/patents/275/2195002/964.gif)
Класс G01F1/68 с использованием теплового эффекта