SU1682798A1 - Тепловой расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к расходомет- рии и позвол ет повысить точность измере2 ни  расхода тепловыми расходомерами. Теплова  мощность, посто нно выдел ема  источником 5 тепловой энергии, проходит через корпус нагревател  2, стенку трубы 1 и отбираетс  потоком жидкости. При этом в стенке трубы и в прилегающих участках создаетс  зона прогрева, размеры и температура которой завис т от коэффициента теплообмена между стенкой трубы 1 и жидкостью. На свободных концах 7 термопары образуетс  термо-ЭДС, пропорциональна  величине расхода, котора  усиливаетс  усилителем 9. Корректирующий делитель напр жени , включенный на выходе усилител  9, обеспечивает независимость результата измерени  от температуры протекающей жидкости. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к приборострое нию, в частности к тепловым расходомерам.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На чертеже приведена схема теплового 5 расходомера.

Тепловой расходомер состоит из отрезка трубопровода 1, изготовленного из теплрпроводящего материала (например, с|али), корпусов нагревателя 2 и компенсатора 3, изготовленных из теплопроводящегО материала (например, меди) и присоединенных к наружной стороне трубы (например, пайкой), в корпусе нагревателе 2 устанавливаются и закрепляются тбплопроводящим и электроизолирующим материалом 4 (например, теплостойким теплопроводящим клеем) источник 5 тепловой энергии и измерительный спай 6 термопару, в корпусе компенсатора 3 таким же образом устанавливаются и закрепляются материалом 4 свободные концы 7 термопары и полупроводниковый терморезистор 8, свободные концы 7 термопары электрически соединяются с входом усилителя 9, к входу которого подключен корректирующий делитель напряжения, состоящий из последовательно соединенных первого переменного резистора 10, полупроводникового терморезистора 8 и второго переменного резистора 11.

Для упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена от температуры жидкости в корректирующий делитель напряжения параллельно полупроводниковому терморезистору 8 дополнительно подключают третий переменный резистор 12,

Корпус компенсатора 3 устанавливается на стенке трубы вне зоны прогрева стенки 13, образующейся около корпуса нагревателя 2. Снаружи труба 1, включая зону прогрева стенки 13, вместе с корпусами нагревателя, компенсатора и размещенными в них элементами покрывается сплошным слоем 14 теплоизоляции (например, пенопластом) и закрывается защитным кожухом 15.

Тепловой расходомер работает следующим образом.

Источник 5 тепловой энергии непрерывно выделяет постоянную тепловую мощность, основная ее часть проходит чераз корпус нагревателя 2, стенку трубы 1 и отбирается потоком жидкости. При этом в стенке трубы под корпусом 2 и в прилегающих участках создается зона 13 прогрева, размеры и температура которой зависят от коэффициента теплообмена а между стен10 кой трубы 1 и жидкостью. Усредненная температура корпуса нагревателя t_H, температуры корпуса компенсатора U. измерительного спая tn, свободных концов tex и жидкости tx связаны между собой соотношением tn ⁼ tn ~ tx + Δϊη;(1) ΐκ ⁼ ΐ ск — ΐχ;(2)

Δί_κ= tn - tx = tn - tx(3).

где ΔΙη ,°C - разность между усредненной температурой корпуса нагревателя и температурой жидкости, равная разности температур измерительного спая и свободных концов термопары.

При постоянной мощности источника тепловой энергии и при известном сечении трубы величина Δτ_Η сильно зависит от величины расхода q и слабо зависит от температуры жидкости tx.

На свободных концах 7 термопары образуется термо-ЭДС, пропорциональная Διη, эта термо-ЭДС поступает на вход усилителя 9 и усиливается, выходное напряжение Uy усилителя, аналогично, сильно зависит от величины расхода g и слабо зависит от температуры жидкости tx.

Корректирующий делитель напряжения, состоящий из резисторов Rt, Аг и полупроводникового терморезистора Rt, обеспечивает коэффициент передачи напряжения Кк с выхода усилителя на выход расходомера Up по уравнению к -^иР ^Кк Uy Ri+Rt + R₂ ’

Rt = Ае^в/Т, где Ri,R₂ - сопротивление, Ом; А,ОМ,8,К известные параметры терморезистора Rt,

Т = 273 + tx,K - температура терморезистора.

Из (4) и (5) видно, что коэффициент передачи напряжения К_к является нелинейной функцией температуры жидкости tx и при известных значениях параметров А, δ терморезистора вид зависимости Кк (tx) меняется при различных комбинациях величин Rt, R₂.

Поскольку для каждого конструктивного варианта расходомера,предназначенного для измерения заданной жидкости (например, воды) в заданном интервале значений расходов амин -Омаке, и в заданном интервале рабочих температур ϊχμμη - txwaKc кривые U3(qat*) известны (они определяются экспериментальным путем), то можно для такого расходомера, при известных значениях параметров А и В терморезистора подобрать значения величин Ri и R₂, при которых K_K(tx) принимает такие значения, что

Up = UyfQgtx) Κκ(ΐχ) — Up(q), (6)

т.е. выходное напряжение расходомера Up становится только функцией расхода р и не зависит от температуры жидкости tx (влияние tx не выходит за пределы допуска, например не превышает ±1 % от Цмакс).

С целью упрощения настойки расходомера для жидкостей с очень слабой зависимостью коэффициента теплообмена а от температуры ΐ» в корректирующий делитель напряжения дополнительно подключают третий переменный резистор R3, в этом случае коэффициент передачи напряжения Кк определяется уравнением

R2

Ri

R3 Rt

R3 +Rt + R2 (7)

Таким образом, подключение на выход усилителя корректирующего делителя напряжения позволяет для каждого конструктивного варианта расходомера подобрать такой коэффициент передачи Кк. при котором выполняется условие (6) и выходной сигнал расходомера - напряжение на втором резисторе делителя - становится только функцией расхода и не зависит от температуры жидкости tx.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Тепловой расходомер, содержащий

   20 изготовленный из теплопроводящего материала отрезок трубопровода с установленными на его наружной стороне корпусами нагревателя и компенсатора, выполненными из теплопроводящего материала, источ25 ник тепловой энергии, установленный в корпусе нагревателя, термопару, измерительный спай которой установлен в корпусе нагревателя между источником тепловой энергии и стенкой трубопровода, а ее сво30 бодные концы закреплены в корпусе компенсатора и подключены к входу усилителя, причем корпуса нагревателя и компенсатора покрыты слоем теплоизоляции и закрыты защитным кожухом, отличающийся 35 тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен подключенный к выходу усилителя корректирующий делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных первого 40 переменного резистора, полупроводникового терморезистора и второго переменного резистора, при этом полупроводниковый терморезистор установлен в корпусе компенсатора и закреплен в нем теплопрово45 дящим электроизолирующим материалом.
2. 2. Расходомер по п.1,отличающий с я тем, что, с целью упрощения настройки расходомера, параллельно полупроводниковому терморезистору подключен третий

   50 переменный резистор.