RU2182319C2

RU2182319C2 - Heat counter-flowmeter

Info

Publication number: RU2182319C2
Application number: RU97118382A
Authority: RU
Inventors: С.С. Баталов; В.Я. Черепанов
Original assignee: Сибирский государственный научно-исследовательский институт метрологии
Priority date: 1997-11-05
Filing date: 1997-11-05
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: units for measuring and recording thermal energy transmitted via pipes by liquid and gaseous agents. SUBSTANCE: proposed counter includes measuring and computing units, temperature sensors and passage in housing. Heat flux sensors are located on sides of housing together with heat-sinks. Located inside passage are two sleeves with their bottoms directed towards each other. Inlet and outlet branch pipes enter these sleeves. Temperature differential sensor is placed between sleeves. Heated flow of heat-transfer agent gives off part of thermal energy "q" through heat-sinks, thus changing its temperature by Δt. Measuring "q" and Δt, computer unit determines flow rate of heat-transfer agent and amount of heat taking into account its temperature. EFFECT: ease in use, low cost and enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам измерения и учета тепловой энергии, передаваемой по трубам жидкими или газообразными носителями. Известны устройства, измеряющие расход теплоносителя и умножающие значения расхода на значения разности температур до и после объекта теплопотребления. Кроме того, должны быть учтены свойства теплоносителя. The invention relates to a device for measuring and metering thermal energy transmitted through pipes by liquid or gaseous carriers. Known devices that measure the flow rate of the coolant and multiplying the flow rate by the temperature difference values before and after the heat consumption object. In addition, the properties of the coolant must be taken into account.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель тепловой мощности, содержащий канал в виде корпуса, на поверхности которого размещены охлаждаемые датчики теплового потока, датчики температуры на входе и выходе канала (см. ДЕ, заявка 3303769, А1, МКИ G 01 K 17/10, 1983). Хотя такой измеритель прост по конструкции, но не нашел практического применения, поскольку разность температур между входом и выходом канала может быть весьма мала, особенно, при больших расходах теплоносителя. При этом соответственно мала и разность сигналов датчиков температуры. Применение электронного усиления сигнала в данном случае проблематично (сопоставимый уровень помех, нестабильность и прочее). Поэтому возникает необходимость получения большего сигнала. Это возможно за счет увеличения тепловых потерь на самом приборе, либо за счет применения большого числа датчиков температуры на входе и выходе канала. Во многих случаях эти способы нежелательны, так как это приводит к усложнению конструкции и увеличению габаритов прибора. The closest in technical essence to the proposed one is a heat power meter containing a channel in the form of a housing, on the surface of which there are cooled heat flow sensors, temperature sensors at the channel inlet and outlet (see DE, application 3303769, A1, MKI G 01 K 17 / 10, 1983). Although such a meter is simple in design, it has not found practical application, since the temperature difference between the inlet and outlet of the channel can be very small, especially at high flow rates. Moreover, the difference in the signals of the temperature sensors is correspondingly small. The use of electronic signal amplification in this case is problematic (a comparable level of interference, instability, etc.). Therefore, it becomes necessary to obtain a larger signal. This is possible due to an increase in heat loss on the device itself, or due to the use of a large number of temperature sensors at the inlet and outlet of the channel. In many cases, these methods are undesirable, as this leads to a complication of the design and an increase in the dimensions of the device.

Получение достаточного уровня сигнала при сравнительно простом способе измерения разнести температур достигается в предлагаемом техническом решении. Для этого в теплосчетчике-расходомере, содержащем измерительно-вычислительное устройство, датчики температуры и расходомерную часть в виде канала, по бокам которого размещены датчики теплового потока с радиаторами, внутри канала расположены вдоль его оси два стакана, дном напротив друг друга, входной и выходной патрубки входят внутрь стаканов, а датчик разности температур помещен внутри канала, между дном одного и дном другого стаканов. Obtaining a sufficient signal level with a relatively simple method of measuring the spread of temperatures is achieved in the proposed technical solution. To do this, in a heat meter-flowmeter containing a measuring and computing device, temperature sensors and a flowmeter part in the form of a channel, on the sides of which heat flux sensors with radiators are placed, two glasses are located along the axis along the axis of the pipe, with the bottom opposite to each other, the input and output pipes enter inside the glasses, and the temperature difference sensor is placed inside the channel, between the bottom of one and the bottom of the other glasses.

Предлагаемый теплосчетчик представлен на фиг.1. Расходомерная часть состоит из корпуса 1, радиаторов 2 с датчиками теплового потока 3. Внутри канала расположены стаканы 4 и 7, внутрь которых входят патрубки 5 и 6, а между дном одного и дном другого стаканов помещен датчик разности температур 8. Температура теплоносителя измеряется датчиком 9, а после объекта теплопотребления датчиком 10. Сигналы всех датчиков поступают на измерительно-вычислительное устройство 11. The proposed heat meter is presented in figure 1. The flowmeter part consists of a housing 1, radiators 2 with heat flux sensors 3. Inside the channel there are glasses 4 and 7, inside of which pipes 5 and 6 enter, and a temperature difference sensor 8 is placed between the bottom of one and the bottom of the other glasses. The temperature of the coolant is measured by sensor 9 , and after the object of heat consumption by the sensor 10. The signals of all sensors are fed to the measuring and computing device 11.

Расходомерная часть работает следующим образом. Нагретый (или охлажденный) поток теплоносителя поступает во входной патрубок (например 5), омывает дно стакана, течет в обратную сторону по кольцевому каналу, образованному патрубком и стенками стакана. Затем поток поступает в следующий кольцевой канал, образованный корпусом 1 и стенками стаканов. При этом поток отдает (или принимает) в единицу времени через радиаторы 2 часть тепловой энергии q. Температура потока при этом изменяется на Δt. Затем поток опять проходит по кольцевым каналам и поступает в выходной патрубок, омывая дно второго стакана. The flow meter part operates as follows. The heated (or cooled) coolant flow enters the inlet pipe (for example 5), washes the bottom of the glass, flows in the opposite direction along the annular channel formed by the pipe and the walls of the glass. Then the flow enters the next annular channel formed by the housing 1 and the walls of the glasses. In this case, the flow gives (or receives) a unit of time through the radiators 2 part of the thermal energy q. The flow temperature in this case changes by Δt. Then the flow again passes through the annular channels and enters the outlet pipe, washing the bottom of the second glass.

В подобных устройствах массовый расход теплоносителя G равен

где с_р - теплоемкость теплоносителя.In such devices, the mass flow rate of the coolant G is

where c _p is the heat capacity of the coolant.

Следовательно, измеряя величины q и Δt при известной с_р, можно определить значение расхода. По характеристикам датчиков имеем:
для датчика 3 E₁=k₁•q,
для датчика 8 E₂ = k₂•Δt,
где k₁ и k₂ - коэффициенты преобразования датчиков. Отсюда следует
q=E₁/k₁; Δt = E₂/k₂.
Подставляя эти величины в формулу расхода, получаем

Известно, что количество теплоты, передаваемой объекту теплопотребления в единицу времени, равно
Q = c_p•G•ΔT,
где ΔT - разность температур теплоносителя до и после объекта теплопотребления. При применении дифференциального способа измерения температур получим сигнал E₃ = k₃•ΔT, то есть ΔT = E₃/k₃. Следовательно, с учетам (1) получим, что

Таким образом в расчетную формулу (2) не входит теплоемкость теплоносителя, что является преимуществом устройств, в которых используется такой способ измерения.Therefore, by measuring q and Δt with a known _p , it is possible to determine the flow rate. According to the characteristics of the sensors we have:
for the sensor 3 E ₁ = k ₁ • q,
for the sensor 8 E ₂ = k ₂ • Δt,
where k ₁ and k ₂ are the conversion coefficients of the sensors. this implies
q = E ₁ / k ₁ ; Δt = E ₂ / k ₂ .
Substituting these values in the flow formula, we obtain

It is known that the amount of heat transferred to the heat consumption object per unit time is
Q = c _p • G • ΔT,
where ΔT is the temperature difference between the coolant before and after the heat consumption object. When applying the differential method of measuring temperatures, we obtain the signal E ₃ = k ₃ • ΔT, that is, ΔT = E ₃ / k ₃ . Therefore, taking into account (1), we obtain

Thus, the heat capacity of the coolant is not included in the calculation formula (2), which is an advantage of devices that use this measurement method.

Предлагаемый теплосчетчик может быть использован в виде простых, надежных и недорогих приборов по учету тепловой энергии. Кроме того, он может быть использован просто как расходомер, нагретых (или охлаждаемых) жидких или газообразных сред с учетом их теплоемкости. The proposed heat meter can be used in the form of simple, reliable and inexpensive heat metering devices. In addition, it can be used simply as a flow meter of heated (or cooled) liquid or gaseous media, taking into account their heat capacity.

Claims

1. The heat meter-flow meter containing a measuring and computing device, temperature sensors and a flow meter part in the form of a channel, on the surface of which heat flow sensors with radiators are located, characterized in that two glasses are located along the axis of the channel, the bottom opposite to each other, and the inlet and outlet nozzles enter the cups in such a way that, entering the nozzle, the coolant flow washes the channels formed by the tubes, the walls of the cups and the body.

2. The heat meter-flow meter according to claim 1, characterized in that the temperature difference sensor is placed inside the channel, between the bottom of one and the bottom of the other glasses.