CN103697949B - 流量检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对流体的流量进行检测的流量检测装置，其包括沿流体流向间距设置在管体上的首端温度检测装置和尾端温度检测装置,由电源供电以对首端温度检测装置和尾端温度检测装置之间的管体进行加热的加热装置,还包括对管体内的压力进行检测的压力检测装置;所述的电源为稳压电源；同时，本发明还涉及一种流量检测方法。采用本发明的技术方案，实现了对流量的检测，且适合对车辆空调系统的流量检测，其结构简单，使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种对流体的流量进行检测的流量检测装置，同时，本发明还涉及一种流量检测方法。
背景技术
现有的流量测量方法主要是两类，接触式及非接触式，接触式测量主要有转子流量计，因其本身体积较大，且需要对管路进行特殊加工，适用范围较窄。非接触式流量测量主要有超声波流量计，但此设备对于小管道内流体的测量准确度极差，设备的安装环境要求很高，且价格昂贵，无法大量的使用。
中国发明专利CN100491931C公开了一种流量检测装置，其包括管体、电磁感应线圈、电磁感应不锈钢加热筒、红外线温度探头、加热功率驱动器、微处理控制器，管体沿轴向方向开设有一从大孔径通过台阶向小孔径过渡的带台阶的通孔，通孔的中心线与管道轴线垂直相交，与第一红外温度探头嵌入大孔径中，小孔径比红外温度探头入射窗口略大，红外温度探头入射窗口指向管内，管体的管壁上开设有相同结构的另一带台阶的通孔，第二红外温度探头嵌入此通孔，第一红外温度探头和第二红外温度探头的一对电压输出引脚和差分运算放大器的一对输入引脚相连，偏置电压引脚接电位器的输出端，其虽然实现了对流量的测量，但其结构中，必须要保证第一红外温度探头和第二红外温度探头之间有一定的距离，不适合对复杂结构管路的实时测量，且该测量装置需要对被测管路进行适应性的测量结构改变，同时各个测量装置对测量环境的要求比较严格，如在实车测量车辆空调制冷剂流量过程中，由于汽车空调系统受车速变化、启停机变化等因素的影响，管内的制冷剂处于变强度流量过程中，如上测量结构显然不适合对实车中制冷剂流量的检测。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种在不改变被测管路结构情况下能够对管路内流体流量进行检测的流量检测装置，其结构简单，可适应复杂的检测环境。
为实现上述目的，本发明的流量测量装置,包括沿流体流向间距设置在管体上的首端温度检测装置和尾端温度检测装置,由电源供电以对首端温度检测装置和尾端温度检测装置之间的管体进行加热的加热装置,还包括对管体内的压力进行检测的压力检测装置；所述的电源为稳压电源。采用如上方案，利用对管体内制冷剂加热后，管体因间距产生的温度差以及管内压力，即可计算得出管体内的流量，其不受管体在实际使用时形状布局的制约，其整体结构简单。
作为对上述方式的改进，还包括接收首端温度检测装置、尾端温度检测装置、压力检测装置输出的检测信息并进行流量计算的微处理器。采用微处理器对流量进行计算，提高了自动化效果。
作为对本发明的限定，所述的首端温度检测装置和尾端温度检测装置均采用温度传感器。采用温度传感器，尤其是表面式数字温度传感器，可提高测量过程中的抗干扰能力，提高了测量结果的精确性。
作为对上述方式的限定，所述的加热装置为包裹在管体外部的电加热毯。
作为对上述方式的限定，所述的压力检测装置为压力传感器。
作为对本发明的限定，所述的管体为车辆空调制冷管，所述的流体为制冷剂。将本发明的装置应用在车辆空调制冷剂流量的检测中，实现了汽车空调系统实车下的在线测量，且在应用过程中，不会受到车辆机舱内大量热能的干扰，同时也不会对车内仪表产生干扰。
此外，本发明同时提供了一种流量检测方法，该方法包括如下步骤：
步骤一，由电源对加热装置供电，使加热装置以恒定功率Q对管体加热；
步骤二，首端温度检测装置和尾端温度检测装置对所在位置的管体内温度进行检测，得到首端温度t1和尾端温度t2；压力检测装置对管体内流体压力进行检测，得到压力值p；
步骤三，容积流量V计算,V＝Q*R*T/Cp(T2-T1)P；
其中，
Q为加热装置的恒定功率；R为气体常数；P为流体绝对压力；T1为首端开尔文温度；T2为尾端开尔文温度；Cp为制冷剂比热；T为被测管体的选取开尔文温度。
作为对上述方式的限定，所述的被测管体的选取开尔文温度T＝T2。
作为对上述方式的限定，所述的被测管体的选取开尔文温度T为被测管体的对数平均温度。选取开尔文温度T采用被测管体的对数平均温度，有效的提高了测量的精确性。
作为对本发明的限定，所述的步骤三中，V＝KQ*R*T/Cp(T2-T1)P，其中，K为修正系数，K为0.75-0.9。由于在对管体加热过程中产生热损，因此，在对溶剂流量进行计算时加入修正系数，进一步提高了测量结果的精确性。
综上所述，采用本发明的技术方案，实现了对流量的检测，且适合对车辆空调系统的流量检测，其结构简单，使用方便。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图中：
1、管体；2、前端温度检测装置；3、尾端温度检测装置；4、电源；5、加热装置；6、压力检测装置；7、微处理器；71、便携式电脑；72、数据采集模块。
具体实施方式
由图1所示，本实施例涉及一种流量测量装置,是对管体1内的流体的流量进行检测，以车辆空调冷却液流量检测为例，其包括沿流体流向间距设置在管体1上的首端温度检测装置2和尾端温度检测装置3,由电源4供电以对首端温度检测装置2和尾端温度检测装置2之间的管体1进行加热的加热装置5,其中，首端温度检测装置2和尾端温度检测装置3均采用表面式数字温度传感器，电源4采用稳压电源，而加热装置5则采用由稳压电源供电的包裹在管体1外部的电加热毯，为了实现管体1被加热装置5加热后的保温效果，在管体1的外部与电加热毯之间还可设有包裹在管体1外部的保温材料。此外，在管体1上还设有对管体1内的压力进行检测的压力检测装置6，压力检测装置6可采用压力传感器，以实现对管体1内的冷却液压力进行检测。
为了进一步提高对流量测量的自动化程度，本实施例中还包括接收首端温度检测装置2、尾端温度检测装置3、压力检测装置6输出的检测信息并进行流量计算的微处理器7，微处理器7采用现有常规的具有数据接收和处理功能的装置，如可采用加载相关计算程序的便携式电脑71，其信号输入端连接有对数据进行接收的数据采集模块72。
基于如上装置，如下以汽车空调制冷剂流量在线检测为例，对本发明涉及的流量检测方法描述如下，其中，制冷剂采用R134a，其分子量M为102.03；管体的内径Φ13mm，稳压电源使用220v交流电，调节电流输出为5A，进而使得加热装置的恒定功率Q为1100W。
步骤一，由电源4对电加热毯供电，使电加热毯对管体1加热；
步骤二，首端温度检测装置2和尾端温度检测装置3对所在位置的管体1内温度进行检测，测得首端温度t1为1.5℃，尾端温度t2为26.7℃；压力检测装置对管体内流体压力进行检测，得到压力值p为0.26Mpa(表压)；
步骤三，容积流量V计算：
根据t1、t2计算得到首端开尔文温度T1＝t1+273.15＝1.5+273.15＝274.65K；尾端开尔文温度T1＝t2+273.15＝26.7+273.15＝299.85K。流体绝对压力P＝p+大气压力＝0.26+0.103＝0.363MPa。根据流体绝对压力以及制冷剂类型，由机械工业出版社出版的《汽车空调实用技术》第414页至416页查出制冷剂比热Cp为0.91KJ/(kg.K)，即910J/(kg.K)。
制冷剂气体常数R计算：根据中国建筑工业出版社出版的《工程热力学》第21页中，R＝R0/M,由中国建筑工业出版社出版的《工程热力学》第20页中记载的通用气体常数R0为8314J/(kmol.K)，得出R＝8314/102.03＝81.5J/(kg.K)。
根据能量方程K·Q＝mCp(T2-T1)(K作为修正系数，取值为0.75)，以及容积流量V＝mRT/p，得出：V＝Q*R*T/Cp(T2-T1)P；
其中，T在本实施例中取对数平均温度，T＝[(t2-t1)/lnt2/t1]+273.15＝281.9k。
将各个因数代入V＝Q*R*T/Cp(T2-T1)P中，最终得出V＝0.0023m3/s＝8.2m3/h。
基于如上结构，还可对流速c进行计算,根据c＝v/(πd2/4)＝(4*0.0023)/(3.14*0.0132)＝17.3m/s。
Claims (8)
1.一种流量检测方法，其所基于的流量测量装置包括沿流体流向间隔设置在管体上的首端温度检测装置和尾端温度检测装置，由电源供电以对首端温度检测装置和尾端温度检测装置之间的管体进行加热的加热装置，还包括对管体内的压力进行检测的压力检测装置，所述的电源为稳压电源，所述的管体为车辆空调制冷管，所述的流体为制冷剂，其特征在于该方法包括如下步骤：
步骤一，由电源对加热装置供电，使加热装置以恒定的功率Q对管体加热；
步骤二，首端温度检测装置和尾端温度检测装置对所在位置的管体内温度进行检测，得到首端温度t1和尾端温度t2；压力检测装置对管体内流体压力进行检测，得到压力值p；
步骤三，容积流量V计算，
V＝Q*R*T/CP(T2-T1)P；
其中，
Q为加热装置的恒定功率；R为气体常数；P为流体绝对压力；T1为首端开尔文温度；T2为尾端开尔文温度；CP为制冷剂比热；T为被测管体的选取开尔文温度。
2.根据权利要求1所述的流量检测方法，其特征在于：所述的被测管体的选取开尔文温度T＝T2。
3.根据权利要求2所述的流量检测方法，其特征在于：所述的被测管体的选取开尔文温度T为被测管体的对数平均温度。
4.根据权利要求2或3所述的流量检测方法，其特征在于：所述的步骤三中，V＝KQ*R*T/CP(T2-T1)P,其中，K为修正系数，K为0.75-0.9。
5.根据权利要求1所述的流量检测方法，其特征在于：还包括接收首端温度检测装置、尾端温度检测装置、压力检测装置输出的检测信息并进行流量计算的微处理器。
6.根据权利要求1或5所述的流量检测方法，其特征在于：所述的首端温度检测装置和尾端温度检测装置均采用温度传感器。
7.根据权利要求1或5所述的流量检测方法，其特征在于：所述的加热装置为包裹在管体外部的电加热毯。
8.根据权利要求1或5所述的流量检测方法，其特征在于：所述的压力检测装置为压力传感器。
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