SU1702345A1 - Система подачи термостатируемого газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам газоснабжени  и может быть использовано дл  стабилизации температуры газового потока . Цель изобретени  - расширение области применени  системы. Система подачи термостатируемого газа содержит источник 1 сжатого газа, который через газовый редуктор 2 подключаетс  к входу газового канала нагревател  3 и через электро- пневмоклапан 4 к входному отверстию нагревательного элемента 5. Выходное отверстие нагревательного элемента 5 через расходную шайбу 6. а также выход газового нагревател  3 соединены с выдающим трубопроводом 7, на конце которого установлен датчик 8 температуры, который подключен к первому входу регул тора 9 температуры, к второму входу которого подключен задатчик 10 температуры. Выход регул тора температуры 9 соединен с управл ющим входом электропневмоклапа- на 4. 1 ил.

Description

Изобретение относится к устройствам газоснабжения термостатируемым газом и может быть использовано для стабилизации положительной температуры газового потока при его выдаче потребителю.

В традиционных системах газоснабже ния при выдаче термостатируемого; газа положительной температуры (~ +20...+70°С) и низкого давления (~ 2 · 10⁵...3 · 10⁵Г1а)из баллонов сжатого газа высокого давления (350 10⁵...400 · 10⁵ Па) применяются газо10 вый редуктор и нагреватель, установленные последовательно. После дросселирования температура газа понижается. За счет подвода дополнительной энергии от посторон него источника, в нагревателе холодный газ нагревается до требуемой положительной температуры. Наличие постороннего источника питания сужает область применения данных систем, так как не позволяет ис- 20 пользовать их в местах, где отсутствуют источники силовой электроэнергии или каких-либо другие теплоносители (пар, горячая вода, газ и т.д.), • Однако в ряде систем при выдаче тер- 25 мостатируемого газа малых расходов (0,1...10 г/с) требуется незначительное количество дополнительной энергии для подогрева газа. Применение постороннего источника дополнительной энергии в таких 30 системах при наличии запасов энергии в сжатом газе высокого давления, который используется для питания систем газоснабжения, представляется нецелесообразным. так как это снижает их 35 автономность и мобильность. Поэтому необходимо обеспечить подогрев выдаваемого газа за счет использования энергии газа высокого давления,

Известно устройство для автоматиче- 40 ского регулирования температуры газового потока, содержащее баллон сжатого газа, соединенный через газовый редуктор с входом газового канала нагревателя, выход которого подключен к выдающему трубопро- 45 воду, имеющему на конце датчик температуры, связанный с первым входом регулятора температуры, второй вход которого подключен к задающему устройству. Сигнал с выхода регулятора температуры поступает 50 на управляющий вход источника питания, соединенный с электрическим нагревательным элементом нагревателя.

Недостатком этого устройства является наличие подвода дополнительной энергии к 55 нагревателю для нагрева газового потока до требуемой положительной температуры, что сужает область его применения. Наличие постороннего источника питания не по зволяет использовать устройство в местах, где отсутствуют источники силовой электроэнергии или какие-либо другие теплоносители (пар, горячая вода, газ и т.д.).

Известен также термостат для элементов пневмоавтоматики, содержащий теплоизолированный кожух, термостатируемую камеру с элементами пневмоавтоматики и нагревательный элемент, который выполнен в виде пневмоклапана с запорным органом, имеющим форму ступенчатого подпружиненного стакана, причем его вход подключен к газовой магистрали высокого давления, а на линии, соединяющей выход элемента с атмосферой, установлено запорное устройство типа сопло - заслонка, у которого заслонка выполнена в виде термобиметаллической пластины, расположенной в зоне подогрева. Устройство позволяет получить тепло без подвода дополнительной энергии только за счет энергии сжатого газа, однако оно рассеивает это тепло в замкнутом объеме и не позволяет осуществить выдачу подогретого газового потока.

Известно устройство для регулирования температуры газового потока, содержащее газовый редуктор, вход которого соединен через полость прямого потока теплообменника с магистралью газа высокого давления, а выход - с входом полости обратного потока теплообменника, выход которого соединен через регулирующий клапан с атмосферой и магистралью потребителя через расходную шайбу,

Однако это устройство обеспечивает возможность регулирования температуры газового потока без дополнительного подвода энергии или хладагента к теплообменнику только в области отрицательных значений температур.

Целью изобретения является исключение дополнительных видов энергии, затрачиваемой на нагрев термостатируемого газа до требуемой положительной температуры перед его выдачей потребителю, что обеспечивает автономность системы и за счет этого - расширение области ее применения.

Указанная цель» достигается тем, что нагревательный элемент выполнен в виде расположенной в газовом канале нагревателя трубы с глухим торцом, образующей камеру торможения газового потока, входное отверстие которого соединено через электропневмоклапан с источником сжатого газа, а выходное отверстие соединено через расходную шайбу с трубопроводом, причем управляющий вход электропневмоклапана подключен к регулятору температуры.

Положительный эффект, заключающийся в обеспечении заданной положительной температуры выдаваемого потребителю газа без подвода дополнительной энергии к нагревателю, достигается за счет отбора части газового потока высокого давления и преобразования его кинетической энергии в тепловую в результате резкой его подачи в нагревательный элемент и ударного торможения в нем.

За счет теплопередачи через наружную оребренную стенку нагревательного элемента выделившаяся тепловая энергия идет на нагрев потока газа низкого давления в газовом канале нагревателя.

На чертеже схематично показана система для выдачи термостатируемого газа.

Система содержит источник 1 сжатого газа, который через газовый редуктор2 подключается к входу газового канала нагревателя 3 и через электропневмоклапан 4 к входному отверстию нагревательного элемента 5.

Выходное отверстие нагревательного элемента 5 через расходную шайбу 6, а также выход газового канала нагревателя 3 соединены с выдающим трубопроводом 7, на конце которого установлен датчик 8 температуры. который подключен к первому входу регулятора 9 температуры, к второму входу которого подключен задатчик 10 температуры.

Выход регулятора 9 температуры соединен с управляющим входом электропневмоклапана 4.

Система работает следующим образом.

Сжатый газ из источника 1 поступает на вход электропневмоклапана 4, а через газовый редуктор 2 на вход газового канала нагревателя 3. При открытии электропневмоклапана 4 газ резко подается в нагревательный элемент 5, где происходит ударное торможение потока и его кинетическая энергия переходит в тепловую, при этом температура газа в камере торможения резко повышается до значения, которое можно вычислить по формуле к - 1

-г _т / Р \ к ^{Т То} ( Ро ) '^Х

1,775 -0,15 · 10~³^ х-----d [₆. _1О“⁴+^]⁰·¹⁵ где То - начальная температура газа в полости. К;

Ро - начальное давление газа в полости, Па:

I - длина тупика, м;

d - диаметр полости, м;

μ - показатель адиабаты идеального газа;

К - коэффициент,зависящий от рода газа.

1о - общая длина полости, м.

За счет теплообмена тепло от газа в камере торможения передается к газовому потоку в газовом канале нагревателя в результате чего температура последнего повышается.

После закрытия электропневмоклапана 4 происходит истечение горячего газа через выходное отверстие нагревательного элемента и расходную шайбу 6 в выдающий трубопровод 7. где происходит его смешивание с газовым потоком, поступающим с выхода газового канала нагревателя 3, продолжающееся до тех пор, пока давления в выдающем трубопроводе 8 и камере торможения не сравняются, после чего следует новый цикл открытия - закрытия электропневмоклапана 4.

Сигнал с датчика 8 температуры поступает в регулятор 9 температуры, где сравнивается с сигналом, поступающим с задатчика 10 температуры, и вырабатывается сигнал рассогласовыания. который в виде дискретных импульсов поступает на управляющий вход электропневмоклапана 4.

Продолжительность положительного значения импульса, при котором электропневмоклапан 4 открыт, соответствует времени ударного заполнения камеры торможения нагревательного элемента 5.

Пауза между управляющими импульсами, в течение которой электропневмоклапан 4 закрыт, соответствует времени опорожнения камеры торможения нагревательного элемента 5 до первоначального давления.

При достижении заданной температуры газового потока при сравнении сигналов с датчика 8 температуры и с задатчика 10 температуры в регуляторе 9 температуры сигнал рассогласования исчезает.

Электропневмоклапан 4 устанавливается в положение Закрыто до поступления на управляющий вход следующей серии импульсов сигнала рассогласования с регулятора 9 температуры.

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом исключается дополнительный источник энергии, что обеспечивает автономность системы и расширяет область ее применения.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Система подачи термостатируемого газа, содержащая нагреватель с нагревательным элементом и газовым каналом, вход которого соединен через редуктор с источ7 ником сжатого газа, а выход соединен с потребителем через трубопровод, в котором размещен датчик температуры, выход которого соединен с первым входом регулятора температуры, второй вход которого соединен с задатчиком, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения системы, нагревательный элемент выполнен в виде расположенной в газовом канале трубы с глухим торцом, образующей камеру торможения газового потока, входное отверстие которой соединено через электропневмоклапан с источником сжато5 го газа, а выходное отверстие соединено через расходную шайбу с трубопроводом, причем выход регулятора температуры соединен с управляющим входом электропневмоклапана.