RU2232379C2

RU2232379C2 - Method of compensation for effect of temperature level of fluid across inlet of measurement channel of heat flowmeter with sensors of heat flow from outer surface of measurement channel and its result on measurement of flow rate of fluid

Info

Publication number: RU2232379C2
Application number: RU2002121565/28A
Authority: RU
Inventors: С.С. Баталов (RU); С.С. Баталов
Original assignee: Баталов Станислав Семенович
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-07-10
Also published as: RU2002121565A

Abstract

FIELD: measurement technology.

SUBSTANCE: emf of sensor of temperature difference t₂ of fluid across inlet of measurement channel and temperature t_e in points of thermal contact of ambient medium or radiator with external surface of sensors of heat flow is connected in opposition to emf of sensors of heat flow. Flow rate is established by signals from sensors of heat flow, thermocouple sensor of temperature difference (t₁-t_e) and sensor of temperature difference Δt of temperatures t₁ and t₂, where t₂ is temperature of fluid across outlet of measurement cannel.

EFFECT: expanded measurement range of heat flowmeters towards values close to zero.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области метрологии, связанный с измерениями расхода жидкостей и газов. Одним из методов является небольшое охлаждение (или нагрев) жидкости в измерительном канале расходомера (см. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества, - Л.: Машиностроение, 1989, с. 375-380). Предполагаемый баланс теплообменника при этом (вынужденная конвекция)The present invention relates to the field of metrology associated with the measurement of flow rates of liquids and gases. One of the methods is a small cooling (or heating) of the liquid in the measuring channel of the flow meter (see Kremlevsky P.P. Flowmeters and quantity counters, - L .: Mashinostroenie, 1989, pp. 375-380). The assumed balance of the heat exchanger in this case (forced convection)

Q_к=G с_р(t₁-t₂)=G c_p Δ t,Q _to = G with _p (t ₁ -t ₂ ) = G c _p Δ t,

где Q_к – количество теплоты, отданной (или полученной) в измерительном канале;where Q _to - the amount of heat given (or received) in the measuring channel;

G – массовый расход жидкости;G is the mass flow rate of the liquid;

С_р – удельная теплоемкость жидкости;With _p - specific heat of the liquid;

t₁– температура жидкости на входе канала;t ₁ - temperature of the liquid at the inlet of the channel;

t₂ – температура жидкости на выходе канала;t ₂ is the temperature of the liquid at the outlet of the channel;

(см. Исаченко, Осипова, Сукомед. Теплопередача - М.: Энергия, с. 161, 164). Но в этой закономерности обычно принимается во внимание лишь Δ t, не учитывая влияния температуры t₁, которое в некоторых случаях бывает определяющим. Одним из способов компенсации такого влияния является разделение измерительного канала на два ответвления (см. патент RU №2152599), не всегда, однако, дающее требуемый результат.(see Isachenko, Osipova, Sukomed. Heat transfer - M .: Energy, p. 161, 164). But in this regularity, only Δ t is usually taken into account, not taking into account the influence of temperature t ₁ , which in some cases is decisive. One way to compensate for this effect is to divide the measuring channel into two branches (see patent RU No. 2152599), which is not always, however, giving the desired result.

Задача решается предлагаемым способом компенсации влияния уровня температуры жидкости на выходе в измерительный канал теплового расходомера с датчиками теплового потока Q_изм от наружной поверхности измерительного канала на результат измерения расхода жидкости по величинам Q_изм и Δ t=t₁-t₂, где t₁ и t₂ – температура жидкости, соответственно, на входе и выходе измерительного канала, где встречно ЭДС датчиков теплового потока включает ЭДС датчика разности температуры t₁ и температуры t_н в точках теплового контакта окружающей канал среды или радиаторов с наружной поверхностью датчиков теплового потока.The problem is solved by the proposed method of compensating for the influence of the liquid temperature level at the outlet to the measuring channel of the heat flow meter with heat flow sensors Q _ISM from the outer surface of the measuring channel on the result of measuring the liquid flow by the values of Q _ISM and Δ t = t ₁ -t ₂ , where t ₁ and t ₂ is the temperature of the liquid, respectively, at the inlet and outlet of the measuring channel, where the EMF of the heat flux sensors is opposite, includes the EMF of the sensor of the temperature difference t ₁ and temperature t _n at the points of thermal contact of the medium surrounding the channel and whether radiators with the outer surface of the heat flux sensors.

По этому способу учитывается дополнительный теплообмен с окружающей средой за счет теплопередачи по стенкам канала и по сечению самой жидкости, поскольку при малых расходах (меньше 5% от МАХ) это будет основной процесс. В случае же прекращения расхода тепловой поток Q_тп от входа канала в окружающую его среду будет осуществляться как в обычном стержне (хотя и сложного сечения), когда можно приближенно использовать известную формулуThis method takes into account additional heat transfer with the environment due to heat transfer along the walls of the channel and along the cross section of the liquid itself, since at low costs (less than 5% of MAX) this will be the main process. If the flow rate ceases, the heat flux Q _TP from the channel entrance to its environment will be carried out as in a conventional rod (albeit of a complex section), when the well-known formula can be approximately used

(см. Исаченко, Осипова, Сукомед. - М.: Энергия, 1969, с. 48). Практически величину

можно считать постоянной и заменить ее коэффициентом k. Отсюда получается, что Q_тп зависит, в основном, от избыточной температуры (θ =t₁–t_н, где t_н – температура окружающей среды (или радиаторов) в точках теплового контакта с наружной поверхностью датчиков теплового потока. Следовательно, получаем Q_тп=kθ . Значит, при расходе G>0 тепловой поток от наружной поверхности канала, измеряемый датчиками, является суммой конвективного теплообмена и простой теплопроводности, т.е. Q_изм=Q_к+Q_тп.Отсюда следует: Q_к=Q_изм–Q_тп.Представив полученные значения в формулу теплового баланса, можно вычислить расход жидкости(see Isachenko, Osipova, Sukomed. - M .: Energy, 1969, p. 48). Almost value

can be considered constant and replaced by its coefficient k. It follows that Q _tp depends mainly on excess temperature (θ = t ₁ –t _n , where t _n is the temperature of the environment (or radiators) at the points of thermal contact with the outer surface of the heat flux sensors. Therefore, we obtain Q _tp = kθ. Therefore, at a flow rate of G> 0, the heat flux from the outer surface of the channel, measured by the sensors, is the sum of convective heat transfer and simple heat conductivity, i.e., Q _ISM = Q _K + Q _{TP, which} implies: Q _K = Q _ISM - Q _tp. Representing the values obtained in the thermal balance formula, one can calculate SUPPLIES liquids

Причем обе величины, Q_изм и Q_тп, зависят, в основном, от одной и той же разности температур (t₁–t_н), и поэтому при вычитании температурная зависимость от t₁ и t_н сводится к некоторому минимуму, определяемому экспериментально.Moreover, both quantities, Q _ISM and Q _TP , depend mainly on the same temperature difference (t ₁ –t _n ), and therefore when subtracting the temperature dependence on t ₁ and t _n is reduced to a certain minimum determined experimentally.

С применением термопарных датчиков температуры формула расхода примет видUsing thermocouple temperature sensors, the flow formula will take the form

,

где k₁E₁=Q_изм; k₂E₂=Q_тп; k₃E₃=с_рΔt, а k₁, k₂, k₃ – коэффициенты преобразования. При этом коэффициенты k₁ и k₂ подбираются таким, чтобы при G=0 числитель тоже стал равен нулю.where k ₁ E ₁ = Q _ISM ; k ₂ E ₂ = Q _mp ; k ₃ E ₃ = c _p Δt, and k ₁ , k ₂ , k ₃ are the conversion factors. In this case, the coefficients k ₁ and k _{2 are} selected so that at G = 0 the numerator also becomes zero.

Способ поясняется на чертеже, где в измерительном канале 1 создается разность температур Δ t за счет теплообмена с внешней средой (или радиаторами), измеряемого датчиками теплового потока 2.The method is illustrated in the drawing, where in the measuring channel 1 creates a temperature difference Δ t due to heat exchange with the external environment (or radiators), measured by heat flux sensors 2.

Предлагаемый способ позволяет расширить диапазоны измерений тепловых расходомеров от 100% расхода до значения, близкого к нулю, что зависит только от разрешающей способности вторичной аппаратуры.The proposed method allows to expand the measurement ranges of heat flow meters from 100% of the flow to a value close to zero, which depends only on the resolution of the secondary equipment.

Claims

A method of compensating for the influence of the liquid temperature level at the inlet to the measuring channel of a heat flow meter with heat flow sensors Q _ISM from the outer surface of the measuring channel on the result of measuring the liquid flow by Q _ISM and Δt = t ₁ -t ₂ , where t ₁ and t ₂ are the temperature liquids, respectively, at the input and output of the measuring channel, characterized in that the counter-emf of the heat flux sensors include the emf of the sensor of the temperature difference t ₁ and temperature t _n at the points of thermal contact of the medium surrounding the channel or radiators with the rim surface of the heat flux sensors.