SI24577A - Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina - Google Patents
Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina Download PDFInfo
- Publication number
- SI24577A SI24577A SI201300425A SI201300425A SI24577A SI 24577 A SI24577 A SI 24577A SI 201300425 A SI201300425 A SI 201300425A SI 201300425 A SI201300425 A SI 201300425A SI 24577 A SI24577 A SI 24577A
- Authority
- SI
- Slovenia
- Prior art keywords
- gas
- thermal
- mass
- thermal flow
- flow sensors
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/6965—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters comprising means to store calibration data for flow signal calculation or correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
- G01F15/02—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature
- G01F15/04—Compensating or correcting for variations in pressure, density or temperature of gases to be measured
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Predmet izuma sta termični merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina. Termični merilnik masnega toka po izumu je označen s tem, da vsebuje vsaj dve termični zaznavali pretoka z različnimi konstrukcijskimi parametri in/ali različnimi parametri delovanja, in z zmogljivostjo identifikacije vrste plina, ki teče skozi termični merilnik masnega toka, z uporabo metode identifikacije vrste plina po izumu. Metoda identifikacije vrste plina je označena s tem, da so izmerjeni masni tokovi za različne vrste plinov določeni na osnovi izhodnih signalov in merilnih značilnic vsaj dveh termičnih zaznaval pretoka, ti izmerjeni masni tokovi so uporabljeni kot vhodne veličine za algoritem identifikacije vrste plina, identificirani plin pa je tisti plin, ki predstavlja optimalno rešitev definirane kriterijske funkcije.
Description
TERMIČNI MERILNIK MASNEGA TOKA IN METODA IDENTIFIKACIJE VRSTE PLINA
PREDMET IZUMA
Predmet izuma sta termični merilnik masnega toka, ki vsebuje vsaj dve termični zaznavali pretoka z različnimi konstrukcijskimi parametri in/ali parametri delovanja, in metoda identifikacije vrste plina. Predstavljeni izum sodi v področje merjenja masnega toka s termičnimi merilniki masnega toka. Termični merilnik masnega toka po izumu se uporablja za merjenje masnega toka različnih vrst plinov in za izvedbo metode identifikacije vrste plina. Metoda identifikacije vrste plina po izumu se uporablja za identifikacijo vrste plina, ki teče skozi termični merilnik masnega toka. Termični merilnik masnega toka po izumu lahko skupaj s krmilnim ventilom in krmilno elektroniko tvori termični krmilnik masnega toka.
Tehnični problem, ki še ni zadovoljivo rešen, je merjenje masnega toka s termičnim merilnikom masnega toka, če je vrsta plina, ki dejansko teče skozi termični merilnik masnega toka, nepoznana. Merilna značilnica termičnega merilnika masnega toka, ki povezuje izhodni signal in merjeni masni tok, je odvisna od sestave in vrste plina. V običajnih termičnih merilnikih masnega toka je z namenom ustreznega merjenja masnega toka plina, ki se razlikuje od plina, uporabljenega pri umerjanju, potrebno upoštevati ustrezen korekcijski faktor. Druga možnost je izvedba umerjanja za različne pline, nato pa je pri uporabi običajnega termičnega merilnika masnega toka potrebno izbrati ustrezno merilno značilnico. V obeh primerih je treba plin, ki dejansko teče skozi običajni termični merilnik masnega toka, poznati.
Naloga in cilj izuma je razviti termični merilnik masnega toka z zmogljivostmi merjenja masnega toka različnih vrst plinov in identifikacije vrste plina, ki teče skozi termični merilnik masnega toka.
Cilj je dosežen s termičnim merilnikom masnega toka po izumu, ki vsebuje vsaj dve termični zaznavali pretoka z različnimi konstrukcijskimi parametri in/ali različnimi parametri delovanja in uporablja metodo identifikacije vrste plina po izumu.
-2KRATEK OPIS SLIK
Izum bo predstavljen z izvedbenimi primeri in slikami, ki prikazujejo sledeče:
Slika 1: Shema termičnega merilnika masnega toka po izumu.
Slika 2: Shema prečnega prereza termičnega zaznavala pretoka.
Slika 3: Sheme prečnih prerezov nekaterih možnih izvedb termičnega zaznavala pretoka.
Slika 4: Merilne značilnice dveh različnih termičnih zaznaval pretoka za dve različni vrsti plina. Predstavljeno je načelo metode identifikacije vrste plina.
Slika 5: Blokovni diagram metode identifikacije vrste plina.
Slika 6: Relativne razlike izmerjenih masnih tokov za različne vrste plinov kot funkcija parametra n2, za ni = 0,5. Dejanski plin je zrak.
Slika 7: Merilne značilnice termičnega zaznavala pretoka z okroglim prečnim prerezom.
Slika 8: Merilne značilnice termičnega zaznavala pretoka s kvadratnim prečnim prerezom.
Slika 9: Relativne razlike izmerjenih masnih tokov za različne vrste plinov. Dejanski plin je zrak. Rezultati validacijskega eksperimenta so predstavljeni s simboli.
Slika 10: Rezultati validacij skega eksperimenta za metodo identifikacije vrste plina. Dejanski plin je zrak.
-3SESTAVA IN DELOVANJE TERMIČNEGA MERILNIKA MASNEGA TOKA
Termični merilnik masnega toka po izumu je predstavljen na sliki 1. Vsebuje vsaj dve termični zaznavali pretoka, na primer termični zaznavali pretoka 1 in 2, in zaznavalo temperature plina 3, ki meri temperaturo plina Tg. Zaznavala 1-3 so izpostavljena toku plina z masnim tokom qm. Zaznavala 1—3 so nameščena v istem prečnem prerezu cevi 4 ali v različnih prečnih prerezih cevi 4. Zaznavala 1-3 so povezana na elektroniko 5 znotraj ohišja 6. Cev 4 je del termičnega merilnika masnega toka ali pa je del cevovoda, v katerega je vstavljen termični merilnik masnega toka. Zaznavalo temperature plina 3 je neobvezno, ker lahko eno ali več termičnih zaznaval pretoka deluje izmenično v funkciji termičnega zaznavala pretoka in v funkciji zaznavala temperature plina.
Shema prečnega prereza tipične izvedbe termičnega zaznavala pretoka je prikazana na sliki 2. Termično zaznavalo pretoka tipično vsebuje zaznavalni element 7 na nosilni strukturi 8, polnilo 9 in tulko 10. Zaznavalni element 7 je s povezovalnimi vodniki povezan na elektroniko 5. Uporabljene so lahko različne vrste zaznavalnega elementa 7, na primer žični uporovni temperaturni zaznavalni element ali tankoplastni uporovni temperaturni zaznavalni element. Zaznavalni element 7 ima tipično dve funkciji; sočasno je gret z električno močjo in uporabljen za merjenje temperature. Termično zaznavalo pretoka lahko vsebuje tudi dodatni grelnik, na primer uporovni element, ki je gret z električno močjo, in je tako zaznavalni element 7 uporabljen samo za meijenje temperature.
Elektronika 5 tipično vsebuje;
napajalno elektroniko, ki termičnemu zaznavalu pretoka 1 dovaja električno moč P\ in termičnemu zaznavalu pretoka 2 dovaja električno moč P^, merilno elektroniko, ki določi temperaturo plina Tg, meijeno z zaznavalom temperature plina 3, merilno elektroniko, ki določi temperaturo 1\, merjeno s termičnim zaznavalom pretoka 1, in temperaturo T2, merjeno s termičnim zaznavalom pretoka 2,
- krmilnik, ki vzdržuje konstantni temperaturni razliki, Δ7]=7]-Γ? in ET2=T2-Tg, ali konstantni električni napajanji, procesor, ki izračuna izmerjena masna tokova in izvede algoritem metode identifikacije vrste plina po izumu.
« « • ·
-4Vsako izmed termičnih zaznaval pretoka tipično deluje po enem izmed dveh načinov delovanja:
- Način delovanja s konstantno temperaturno razliko: vzdrževana je konstantna temperaturna razlika med temperaturo zaznavalnega elementa v termičnem zaznavalu pretoka in temperaturo plina ΔΓ. Električna moč P se spreminja z masnim tokom plina qm.
Način delovanja s konstantno močjo: vzdrževano je konstantno električno napajanje (električna moč P, električni tok I ali električna napetost V). Temperaturna razlika med temperaturo zaznavalnega elementa v termičnem zaznavalu pretoka in temperaturo plina ΔΤ se spreminja z masnim tokom plina qm.
Izhodna signala termičnih zaznaval pretoka 1 in 2 sta lahko, na primer, zapisana kot (Ρ/ΔΓ)ι in (Ρ/Δ7)2· Na osnovi izhodnih signalov (Ρ/Δ7)ι in (ΡΙΔΤ)ζ in merilnih značilnic termičnih zaznaval pretoka 1 in 2 sta dobljena izmerjena masna tokova qm^ in qm2Za izvedbo metode identifikacije vrste plina po izumu morajo biti termična zaznavala pretoka, na primer termični zaznavali pretoka 1 in 2 v izvedbi, predstavljeni na sliki 1, različna v smislu konstrukcijskih parametrov in/ali parametrov delovanja:
(i) Slika 3 prikazuje sheme prečnih prerezov nekaterih možnih izvedb termičnega zaznavala pretoka. Različni konstrukcijski parametri termičnih zaznaval pretoka so lahko doseženi v smislu:
oblik prečnih prerezov; na primer eno termično zaznavalo pretoka ima okrogel prečni prerez 10, drugo termično zaznavalo pretoka pa ima peterokoten prečni prerez 11, šesterokoten prečni prerez 12, trikoten prečni prerez 13 ali kvadraten prečni prerez 14-17 itd.,
- usmerjenosti prečnih prerezov glede na smer toka; na primer kvadratni tulki 14 in 15 termičnih zaznaval pretoka imata enaki obliki in enake dimenzije prečnih prerezov, vendar različni usmerjenosti glede na smer toka, dimenzij prečnih prerezov; na primer tulki 15 in 16 termičnih zaznaval pretoka imata enaki obliki, vendar različni dolžini stranic, spreminjanja konstrukcijskih parametrov v aksialni smeri termičnih zaznaval pretoka v smislu oblik, usmerjenosti in/ali dimenzij prečnih prerezov; na primer premera termičnih zaznaval pretoka se različno spreminjata vzdolž termičnih zaznaval pretoka, ali pa imata termični zaznavali pretoka različni dolžini, • ·
-5notranjih zgradb v smislu geometrij, dimenzij in/ali materialov; na primer žični uporovni temperaturni zaznavalni element je uporabljen kot zaznavalni element v enem termičnem zaznavalu pretoka, tankoplastni uporovni temperaturni zaznavalni element pa je uporabljen kot zaznavalni element v drugem termičnem zaznavalu pretoka, ali pa imata polnili v termičnih zaznavalih pretoka različne termo-fizikalne lastnosti, kot sta toplotni prevodnosti.
Določena izvedba zunanje oblike termičnega zaznavala pretoka je lahko dosežena s:
- tulko, kije izdelana z določeno obliko prečnega prereza; na primer tulke 10-16,
- dodatno tulko z določeno obliko, ki je lahko nameščena na obstoječi tulki; na primer tulka 17 je nameščena na tulki 18.
(ii) Različni parametri delovanja termičnih zaznaval pretoka so lahko doseženi v smislu:
vzdrževani konstantni temperaturni razliki nista enaki, Δ7) / ΔΤ?, pri načinu delovanja s konstantno temperaturno razliko,
- vzdrževani konstantni električni moči nista enaki, P\ / P2, pri načinu delovanja s konstantno močjo.
Jasno je treba razumeti, da termični merilnik masnega toka po izumu ni omejen na predstavljeno izvedbo, ki vsebuje dve termični zaznavali pretoka. V splošnem lahko termični merilnik masnega toka po izumu vsebuje več kot dve termični zaznavali pretoka, pri čemer ima vsako izmed termičnih zaznaval pretoka različne konstrukcijske parametre in/ali parametre delovanja v skladu z zgornjim opisom, ne da bi se oddaljili od obsega izuma.
-6IZVEDBA METODE IDENTIFIKACIJE VRSTE PLINA
Slika 4 prikazuje načelo metode identifikacije vrste plina. Krivulje na sliki 4 predstavljajo merilne značilnice dveh različnih termičnih zaznaval pretoka 1 in 2 v termičnem merilniku masnega toka po izumu za dve različni vrsti plinov, na primer plin A in plin B. Plin A je privzet kot dejanski plin, ki teče skozi termični merilnik masnega toka. Če sta uporabljeni ustrezni merilni značilnici (v tem primeru za plin A), sta masna tokova, izmerjena s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, enaka: qm^(A> - qm,y. Nasprotno pa, če sta uporabljeni neustrezni merilni značilnici (v tem primeru za plin B), izmerjena masna tokova nista enaka:
(A) I (B) qm,2 qm,\
Za praktično izvedbo metode identifikacije vrste plina mora biti, v kolikor sta uporabljeni neustrezni merilni značilnici, relativna razlika izmerjenih masnih tokov čim večja. V primeru izbire neustreznih merilnih značilnic je razlika masnih tokov, izmerjenih s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, qm,\ in qm^, odvisna od razlike v konstrukcijskih parametrih in/ali razlike v parametrih delovanja termičnih zaznaval pretoka 1 in 2. Za izvedbo metode identifikacije vrste plina sta torej potrebni vsaj dve termični zaznavali pretoka z različnimi konstrukcijskimi parametri in/ali parametri delovanja.
Blokovni diagram metode identifikacije vrste plina je predstavljen na sliki 5. Skozi termični merilnik masnega toka teče plin z masnim tokom qm. Izhodna signala termičnih zaznaval pretoka 1 in 2 sta (Ρ/Δ7)ι in (Ρ/ΔΓ)2· Baza podatkov 19 vsebuje informacije glede merilnih značilnic za definiran nabor plinov, na primer kalibracijske konstante, izbirne preglednice, korekcijske faktorje, merilne modele, matematične modele itd., in ostale informacije glede termičnega merilnika masnega toka. Izhodni signali termičnih zaznaval pretoka in informacije iz baze podatkov 19, na primer podatki Bi, podatki B2 ... podatki Bn, so uporabljeni za določitev izmerjenega masnega toka 20 z namenom pridobitve izmerjenih masnih tokov:
W „ (¾)
Ίη,} /a.i
0M. a W (B2) . qm za pline Bj, j - 1 ...N iz definiranega nabora plinov. Izmerjeni masni tokovi so vhodne veličine za algoritem identifikacije vrste plina 21 s kriterijsko funkcijo, ki temelji na razliki masnih tokov, izmerjenih s termičnimi zaznavali pretoka, na primer masnih tokov, izmerjenih s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2. Identificirani plin je tisti plin, ki predstavlja optimalno rešitev definirane kriterijske funkcije.
• ·
-ΊAlgoritem identifikacije vrste plina 21 je izveden, na primer, kot:
Relativna razlika masnih tokov, izmerjenih s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, je izračunana za vsak plin B,,j =1 ...N:
^ηι,2 !q w,l (A)
-1.
(1)
Identificirani plin je tisti plin, pri katerem je dosežena najmanjša vrednost kriterijske funkcije, ki je definirana kot absolutna vrednost relativne razlike izmeijenih masnih tokov
Statistična značilnost razlike izmerjenih masnih tokov je za vsak plin Bj,j=\ ...N ovrednotena z normiranim pogreškom:
E',] = (2) kjer J' j in J' j upoštevata raztros, ki je lahko upravičeno pripisan izmerjenima masnima tokovoma qm}Bj^ in qm}B^; na primer in u[qm}B,/) sta razširjeni merilni negotovosti izmerjenih masnih tokov. Vrednosti merilnih negotovosti so shranjene v bazi podatkov 19. Če velja > 1, je razlika izmerjenih masnih tokov za plin Bj statistično značilna, in če velja
< 1, je razlika izmerjenih masnih tokov za plin
Bj statistično neznačilna. Če je razlika izmerjenih masnih tokov statistično značilna za posamezen plin, je lahko ta plin identificiran kot neustrezen plin. Razlika masnih tokov, izmerjenih s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, mora biti statistično značilna za vse pline iz definiranega nabora plinov razen enega, daje ustrezni plin identificiran z zadostno stopnjo zaupanja.
-8TEORETIČNO OZADJE METODE IDENTIFIKACIJE VRSTE PLINA
Enostaven matematični model bo uporabljen za študij razlike masnih tokov, izmerjenih z dvema različnima termičnima zaznavaloma pretoka (i= 1, 2) za različne vrste plinov, če sta uporabljeni neustrezni merilni značilnici. Predpostavljeno je, da sta termični zaznavali pretoka vstavljeni v cev z uniformnim tokom plina s temperaturo Tg in masnim tokom qm = pVA, kjer je p gostota plina, V povprečna hitrost in A ploščina prečnega prereza cevi. Intenzivnost konvektivnega prenosa toplote s površine z-tega termičnega zaznavala pretoka na tok plina je določena s konvektivno toplotno prestopnostjo /z,·. Temperatura zaznavalnega elementa v z'-tem termičnem zaznavalu pretoka je Γ, = Tg + ΔΓ;. Konstantna temperaturna razlika ΔΓ,· je vzdrževana z dovajanjem električne moči P^Rjlj zaznavalnemu elementu, kjer je R, električna upornost zaznavalnega elementa in /,· električni tok, ki teče skozi zaznavalni element v z-tem termičnem zaznavalu pretoka. Če je predpostavljen le enorazsežen prenos toplote v radialni smeri, je izhodni signal z-tega termičnega zaznavala pretoka:
/at),.
CU+C2,i/hi (3) kjer sta konstanti ci(,· in c2,i odvisni od dimenzijskih in snovnih lastnosti z-tega termičnega zaznavala pretoka. Konvektivna toplotna prestopnost za valj v prečnem toku je pogosto opredeljena s potenčnim modelom:
Nu = aPr' Re/, (4) ki povezuje Nusseltovo število Nu = /zZ)/k, Prandtlovo število Pr = cpp/k in Reynoldsovo število ReD = p VD / η, kjer je D zunanja karakteristična dolžina termičnega zaznavala pretoka, a, m in n pa so parametri potenčnega modela. Termodinamske in transportne lastnosti plina, to so toplotna prevodnost λ, specifična toplota pri konstantnem tlaku cp in dinamična viskoznost η, so ovrednotene pri temperaturi filma:
T.+T T = 1,1 £ (5) kjer je TSii temperatura površine z-tega termičnega zaznavala pretoka, Tg pa temperatura plina.
-9Z upoštevanjem V = qm/pA se lahko konvektivno toplotno prestopnost za z-to termično zaznavalo pretoka zapiše kot:
P.i (6)
Za dani masni tok qm je izhodni signal z-tega termičnega zaznavala pretoka (Ρ/ΔΤ)ι. Če sta uporabljeni merilni značilnici za plin A in plin B, sta izmerjena masna tokova qm (A} in qm (glej sliko 4). Razlika izmerjenih masnih tokov qm )A} in qm)B} je ovrednotena na osnovi istega izhodnega signala, to je (P/= (P /ΔΤ^Β\ kar rezultira v enake toplotne prestopnosti (glede na enačbo (3)):
(7)
Z upoštevanjem enačb (6) in (7) je razmerje masnih tokov, izmerjenih z z-tim termičnim zaznavalom pretoka:
9™,,· (*) (A
| (c PA | »i | ni ni | ( C) \ η, ’ | |
| c (s) | λ(β) | n(B) (T/ J |
^-1 (8)
Če je dejanski plin plin A in sta uporabljeni merilni značilnici za plin A, sta masna tokova, izmerjena s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, enaka:
a M ‘Zm.l Hm,2 (9)
Nasprotno pa, če je dejanski plin plin A in sta uporabljeni merilni značilnici za plin B, masna tokova, izmerjena s termičnima zaznavaloma pretoka 1 in 2, nista enaka in relativna razlika izmerjenih masnih tokov je:
im,2
U) (S)
-1 = 'P,2 «2 /ό2
U) V'“2 / m2 t «2 «2 ( η M Y>2
M 3 LP,1
C z»i
-1.
(10)
1-1 λ, • ·
-10Če sta za obe termični zaznavali pretoka 1 in 2 predpostavljeni enaki temperaturi površin, to je či =Č2’ Potem so sledeče lastnosti plina enake: c x=c 2, r|j =η2 in λ, = λ2. Ker je m tipično konstanta z vrednostjo približno 1/3, se upošteva tudi mx=m2 in enačba (10) se poenostavi v:
— «2 «J
-1· (Π)
Relativne razlike izmerjenih masnih tokov za različne vrste plinov kot funkcija parametra n2 so predstavljene na sliki 6. Zrak je privzet kot dejanski plin (plin A) in parameter n\ je nastavljen na konstantno vrednost 0,5. Termodinamske in transportne lastnosti plinov so bile določene z uporabo baze podatkov NIST REFPROP za temperaturo filma 25 °C in tlak 100 kPa. Če sta uporabljeni ustrezni merilni značilnici (v tem primeru za zrak), velja ε = 0. Nasprotno pa, če sta uporabljeni merilni značilnici za kisik, didušikov oksid, ogljikov dioksid ali argon, velja |ε| > 0 in |ε| tudi narašča z razliko med n2 in n\.
im,2 («) /m,l (B)
-1 = i M) V f CP («) λ(Β)
V1-1)/ (j)\ η' ’ (S)
-11IZVEDBENI PRIMER METODE IDENTIFIKACIJE VRSTE PLINA
Termični merilnik masnega toka, ki vsebuje termično zaznavalo pretoka 1 z okroglim prečnim prerezom in termično zaznavalo pretoka 2 s kvadratnim prečnim prerezom, je bil sestavljen in umerjen za sledeče vrste plinov: zrak, kisik, didušikov oksid, ogljikov dioksid in argon. Referenčni masni tokovi so bili nastavljeni in izmerjeni z referenčnim merilnim sistemom. Za termični zaznavali pretoka 1 in 2 sta bili vzdrževani enaki temperaturni razliki Δ7) = ΔΤ^. Izhodna signala (Ρ/Δ7)ι in (U/Δ7)2 sta bila merjena. Dobljene merilne značilnice termičnih zaznaval pretoka 1 in 2 so predstavljene na slikah 7 in 8. Informacije glede teh merilnih značilnic so bile shranjene v bazi podatkov 19.
Slika 9 prikazuje relativne razlike masnih tokov, izmerjenih s termičnim zaznavalom pretoka 1 z okroglim prečnim prerezom in termičnim zaznavalom pretoka 2 s kvadratnim prečnim prerezom, za različne vrste plinov, ki so bile izračunane iz merilnih značilnic. Če sta merilni značilnici izbrani ustrezno (v tem primeru za zrak), velja ε = 0, sicer pa |ε| > 0 .
Eksperimentalna validacija metode identifikacije vrste plina je bila izvedena pri masnem toku zraka približno 225 g/min. Rezultati validacijskega eksperimenta so predstavljeni grafično na sliki 9 (s simboli) in številčno na sliki 10. Zaradi doseganja najmanjše absolutne vrednosti relativne razlike izmerjenih masnih tokov |ε| bi bil zrak ustrezno identificiran kot dejanski plin. Vendar pa je razlika izmerjenih masnih tokov statistično neznačilna za zrak in kisik in tako v danem primeru noben izmed teh dveh plinov ne more biti z zadostno stopnjo zaupanja identificiran kot neustrezen plin. Pri izračunu normiranega pogreška je bil upoštevan raztros, ki je lahko upravičeno pripisan izmerjenima masnima tokovoma U\a J*' ) ) -
Claims (7)
- PATENTNI ZAHTEVKI1. Termični merilnik masnega toka za merjenje masnega toka plinov, označen s tem, da vsebuje vsaj dve termični zaznavali pretoka z različnimi konstrukcijskimi parametri v smislu:- oblik prečnih prerezov in/ali dimenzij prečnih prerezov in/ali- usmerjenosti prečnih prerezov glede na smer toka in/ali- spreminjanja konstrukcijskih parametrov v aksialni smeri termičnih zaznaval pretoka v smislu oblik, usmerjenosti in/ali dimenzij prečnih prerezov in/ali- notranjih zgradb v smislu geometrij, dimenzij in/ali materialov, in/ali različnih parametrov delovanja v smislu:- vzdrževanih temperaturnih razlik,- vzdrževanih električnih napajanj, pri čemer ima omenjeni termični merilnik masnega toka zmogljivost identifikacije vrste plina, ki teče skozi termični merilnik masnega toka, z uporabo metode identifikacije vrste plina.
- 2. Merilnik pretoka po zahtevku 1, označen s tem, da eno ali več omenjenih termičnih zaznaval pretoka deluje izmenično v funkciji termičnega zaznavala pretoka in v funkciji zaznavala temperature plina.
- 3. Merilnik pretoka po zahtevku 1 ali 2, označen s tem, da omenjeni termični merilnik masnega toka skupaj s krmilnim ventilom in krmilno elektroniko tvori termični krmilnik masnega toka.
- 4. Uporaba merilnika pretoka po zahtevku 1, 2 ali 3 za identifikacijo vrste plina, ki teče skozi merilnik pretoka, z uporabo metode identifikacije vrste plina.
- 5. Metoda identifikacije vrste plina za identifikacijo vrste plina, ki teče skozi termični merilnik masnega toka, označena s tem, da:so izmerjeni masni tokovi za različne vrste plinov določeni na osnovi izhodnih signalov in merilnih značilnic vsaj dveh termičnih zaznaval pretoka,- so masni tokovi, izmerjeni z vsaj dvema termičnima zaznavaloma pretoka, uporabljeni kot vhodne veličine za algoritem identifikacije vrste plina,-13- kriterij ska funkcija v algoritmu identifikacije vrste plina temelji na razliki masnih tokov, izmerjenih z vsaj dvema termičnima zaznavaloma pretoka,- je identificirani plin tisti plin, ki predstavlja optimalno rešitev definirane kriterij ske funkcije.
- 6. Metoda identifikacije vrste plina po zahtevku 5, označena s tem, daje omenjena kriterijska funkcija definirana kot relativna razlika masnih tokov, izmerjenih s termičnimi zaznavali pretoka.
- 7. Metoda identifikacije vrste plina po zahtevku 5, označena s tem, daje omenjena kriterijska funkcija definirana kot normirani pogrešek, v katerem je upoštevan raztros, ki je lahko upravičeno pripisan razliki masnih tokov, izmerjenih s termičnimi zaznavali pretoka.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SI201300425A SI24577A (sl) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina |
| PCT/SI2014/000070 WO2015088452A1 (en) | 2013-12-13 | 2014-12-02 | Thermal mass flow meter and the gas-identification method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SI201300425A SI24577A (sl) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SI24577A true SI24577A (sl) | 2015-06-30 |
Family
ID=52469888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SI201300425A SI24577A (sl) | 2013-12-13 | 2013-12-13 | Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| SI (1) | SI24577A (sl) |
| WO (1) | WO2015088452A1 (sl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102015118131A1 (de) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Thermisches Durchflussmessgerät und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE102015118130A1 (de) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Thermisches Durchflussmessgerät und Verfahren zu dessen Herstellung |
| CN111272242B (zh) * | 2020-03-06 | 2021-11-30 | 玻尔量子(厦门)科技有限公司 | 一种用于治疗肺疾病的雾化气流量智能传感器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3900819A (en) * | 1973-02-07 | 1975-08-19 | Environmental Instruments | Thermal directional fluid flow transducer |
| EP0484645B1 (en) * | 1990-11-09 | 1995-04-26 | Hewlett-Packard Company | Methods and systems for fluid identification and flow rate determination |
| US6640626B2 (en) * | 2002-01-18 | 2003-11-04 | Hitachi, Ltd. | Method and system for identifying a type of gas |
| DE102012001573B4 (de) * | 2012-01-18 | 2018-10-11 | Diehl Metering Gmbh | Verfahren zum Messen einer Durchflussmenge eines strömenden Gases und Durchflussmessgerät |
-
2013
- 2013-12-13 SI SI201300425A patent/SI24577A/sl not_active IP Right Cessation
-
2014
- 2014-12-02 WO PCT/SI2014/000070 patent/WO2015088452A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015088452A1 (en) | 2015-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI472729B (zh) | 質量流量控制器及操作該控制器的方法 | |
| ES2967743T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de medición para determinar propiedades de gas físicas | |
| US9671266B2 (en) | Method for thermally determining mass flow of a gaseous medium and thermal mass flow meter | |
| CN105987733A (zh) | 流量测量探针 | |
| CN105938115B (zh) | 湿度计及具备该湿度计的恒温恒湿槽 | |
| SI24577A (sl) | Termiäťni merilnik masnega toka in metoda identifikacije vrste plina | |
| KR102277609B1 (ko) | 열식 유량계 | |
| US20170168035A1 (en) | System and method for detecting concentration of a gas in a gas stream | |
| AU2019201326A1 (en) | Airflow sensor with gas composition correction | |
| JP6615217B2 (ja) | 可燃性ガスと燃焼用空気を混合するための装置及び方法、これで提供される熱水設備、及び、ガス流の質量流量の計測方法 | |
| CA2738332A1 (en) | Gas measurement device | |
| JP5695671B2 (ja) | 流体の流速測定システム | |
| Rupnik et al. | A method for gas identification in thermal dispersion mass flow meters | |
| JP7354257B2 (ja) | 改善された温度補償を有する遠隔シールシステム | |
| US20150027221A1 (en) | Thermal flowmeter | |
| US20220397438A1 (en) | Non-invasive thermometer | |
| US7347092B1 (en) | Apparatus and method for fluid flow measurement | |
| US20220334003A1 (en) | Noninvasive thermometer | |
| US20240044723A1 (en) | Noninvasive thermometer | |
| Olin | New developments in thermal dispersion mass flow meters | |
| CN104296817B (zh) | 一种通过动态温度补偿提高热式质量流量计测量精度的方法 | |
| CN107024502A (zh) | 一种大流量低扰动恒温痕量热导检测器 | |
| JP2018119895A (ja) | 湿度センサ及び湿度センサ装置 | |
| KR101519837B1 (ko) | 펄스히팅 방식 질량유량계 및 그 측정방법 | |
| US20230236051A1 (en) | Thermal flow meter, flow rate control device, thermal flow rate measurement method, and program for thermal flow meter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OO00 | Grant of patent |
Effective date: 20150708 |
|
| KO00 | Lapse of patent |
Effective date: 20170818 |