SU1673873A1 - Устройство дл измерени высоких температур - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к термометрии и позвол ет повысить точность измерени  в расширенном температурном диапазоне. В установившемс  режиме теплообмена температура теплоотдающей части 4, измер ема  низкотемпературным датчиком 8 температуры, пропорциональна высокой температуре контролируемой среды в зоне установки тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3. С датчика 8 сигнал поступает на измерительный прибор 9. При посто нном поддерживаемом системой 10 стабилизации расходе тепла, отводимого хладоносителем, прокачиваемым через теплообменник 7, изменение температуры среды вызывает изменение сигнала датчика 8. 1 ил.

Description

Изобретение относится к тепловым измерениям, в частности к измерению высоких температур в химической промышленности и металлургии.

Цель изобретения - повышение точности измерения в расширенном температурном диапазоне.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения высоких температур установлено в стенке 1 контролируемого объекта посредством корпуса 2, выполненного из термоизоляционного материала. В корпусе 2 закреплен теплопровод 3, который состоит из теплоотдающей частоты 4, теплопроводящей части 5 и тепловоспринимающей части 6.

Теплопроводящая часть 5 и тепловоспринимающая часть 6 изготовлены из анизотропного материала. Теплоотдающая й тепловоспринимающая части 4 и 6 выполнены с развитой поверхностью (в виде радиатора) для улучшения условий теплообмена.

На участке теплообмена теплоотдающей части 4 с хладоносителем устройство снабжено теплообменником 7. в рабочей части которого расположена теплоотдающая часть 4 теплопровода 3 на участке теплового контакта теплоотдающей части 4 с хладоносителем.

Устройство снабжено датчиком 8 температуры, чувствительный элемент которого вмонтирован с торца теплоотдающей части 4 теплопровода 3 в зоне его осевой линии. Выход датчика 8 температуры подключен ко входу вторичного измерительного прибора

9.

Устройство также содержит систему 10 стабилизации расхода тепла, отводимого хладоносителем, включающую тепломер 11, содержащий датчик 12 расхода хладоносителя и датчики!3и 14 температуры хладоносителя, установленные, соответственно, на входе и выходе теплообменника 7, подключенные к вычислительному блоку 15. блок 16 сравнения, задатчик 17 расхода тепла и регулирующий вентиль 18 с исполнительным механизмом 19. установленные в тракте подвода хладоносителя.

Теплообменник 7 совместно с системой 10 стабилизации расхода тепла образуют преобразователь коэффициента деления.

В режиме со стабилизацией расхода тепла устройство работает следующим образом.

В установившемся состоянии через вентиль 18 по подводящим и отводящим трубопроводам теплообменника 7 протекает хладоноситель (например, вода).Объемный расход хладоносителя измеряется посредством датчика 12 расхода, сигнал которого подается на вход вычислительного блока 15 тёпломера. От датчиков 13 и 14 температуры сигналы также поступают на соответствующие входы вычислительного блока 15, в котором рассчитывается расход тепла, отводимого хладоагентом. Сигналы с выходов блока 15 и задатчика 17 расхода тепла сравниваются в блоке 16 сравнения. В случае несоответствия заданного и измеренного значений расхода тепла вырабатывается управляющий сигнал, который поступает на вход исполнительного механизма 19, посредством которого заслонка 18 перемещается в новое установившееся положение, соответствующее равенству заданного и измеренного расходу тепла, отводимого хладоагентом. В установившемся режиме теплообмена по теплопроводу 3 протекает рабочий тепловой поток, полученный путем теплообмена между контролируемой соедой и тепловоспринимающей частью 6 теплопровода 3. Рабочий тепловой поток от тепловоспринимающей части 6 через теплопроводящую часть 5 поступает в теплоотдающую часть 4, где вступает в теплообмен с хладоагентом. В установившемся режиме теплообмена температура теплоотдающей части 4, измеряемая датчиком 8 температуры, пропорциональна температуре контролируемой среды в зоне установки тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3. Сигнал с датчика 8 температуры поступает на измерительный прибор 9, показывающий температуру теплоотдающей части 4 теплопровода 3. При изменении значения измеряемой высокой температуры изменяется величина рабочего теплового потока и при постоянном, поддерживаемом системой 10 стабилизации. расходе тепла, отводимого хладоносителем, изменяется температура теплоотдающей части 4 теплопровода 3, а следовательно, изменяется температура, измеряемая датчиком 8, что приводит к новому показанию измерительного прибора 9.

Устройство может работать и в режиме стабилизации температуры теплоотдающей части 4 теплопровода 3. В этом случае на задатчике температуры устанавливается температура порядка 40-50°С, а к измерительному прибору подключается выход тепломера. При изменении температуры контролируемой среды изменяется и температура тепловоспринимающей части 6 теплопровода 3, что приводит соответственно к .изменению величины рабочего теплового потока О_Тр и к увеличению температуры теплоотдающей части 4 теплопровода 3. Это изменение температуры, воспринимаемое датчиком 8,подается на вход блока сравнения, где сравнивается с заданным значением, вводимым с задатчика температуры. При отклонении от установившегося значения блок сравнения вырабатывает сигнал 5 управления, функционально связанный с сигналом рассогласования на входе. Под воздействием управляющего сигнала исполнительный механизм 19 поворачивает заслонку вентиля 18 в новое положение. Таким образом каждому значению температуры соответствует новый объемный расход, измеряемый датчиком 12 расхода. Новому объемному расходу соответствует новый перепад температуры (t_Bux - tex) на входе и выходе из теплообменника. Сигнал с датчиков 13 и 14 температуры и сигнал с датчика 12 расхода поступают на соответствующие входу вычислительного блока, где замеряется расход тепла, отводимого хла- 20 ^оагентом в теплообменнике, который при поддержании постоянства температуры теплоотдающей части пропорционален измеряемой температуре, показываемой измерительным прибором.

Наличие объемного расхода хладоагента в наружном теплообменнике позволяет увеличить верхний предел измерения высокой температуры практически до допусти мой тепловой нагрузки теплопровода 30 (делителя температуры) (порядка 3000°С) при использовании низкотемпературных датчиков.

За счет использования анизотропного пирографита, у которого продольная тепло- 35 проводность на участке передачи тепла (полезного сигнала) от тепловоспринимающей части теплопровода в зоне измеряемых температур к его теллоотдающей части более чем на порядок выше поперечной теплопро- 40 водности, возможна установка тепловоспринимающей части теплопровода на заданной глубине в контролируемой среде.

Благодаря наличию системы стабилизации расхода тепла обеспечивается повышение точности измерения, поскольку осуществляется стабилизация условий теплообмена в зоне установки низкотемпературного датчика.

Наружный теплообменник не влияет на уровень шумов (тепловых потерь), так как тепловые потоки потерь главных образом зависят от разности температур контролируемой среды и стенки объекта. Воздейст15 вие теплообменника на эти характеристики практически исключено.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения высоких температур. содержащее теплопровод с датчиком температуры, установленным в его теплоотдающей части и подключенным к измерительному прибору, и преобразователь 25 коэффициента деления с теплообменником, подсоединенным к трактам подврда и отвода хладоносителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в расширенном температурном диапазоне, в него введены тепломер, связанный с входом и выходом теплообменника, размещенного снаружи теплоотдающей части теплопровода, регулирующий вентиль с исполнительным механизмом, установленный в тракте подвода хладоносителя. задатчик расхода тепла и блок сравнения, выходом подключенный к исполнительному механизму регулирующего вентиля, а входами - к выходу задатчика расхода тепла и тепломера, соответственно.