SU808924A1 - Calorimetric probe - Google Patents

Calorimetric probe Download PDF

Info

Publication number
SU808924A1
SU808924A1 SU782707235A SU2707235A SU808924A1 SU 808924 A1 SU808924 A1 SU 808924A1 SU 782707235 A SU782707235 A SU 782707235A SU 2707235 A SU2707235 A SU 2707235A SU 808924 A1 SU808924 A1 SU 808924A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
channels
heat
flow
temperature
channel
Prior art date
Application number
SU782707235A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Максимович Рудько
Михаил Лазаревич Печеный
Original Assignee
Институт Проблем Криобиологиии Криомедицины Ah Украинскойсср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Проблем Криобиологиии Криомедицины Ah Украинскойсср filed Critical Институт Проблем Криобиологиии Криомедицины Ah Украинскойсср
Priority to SU782707235A priority Critical patent/SU808924A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU808924A1 publication Critical patent/SU808924A1/en

Links

Description

(54) КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ЗОНД(54) CALORIMETRIC PROBE

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти приме нение в теплотехнических работах с двухфазными дисперсными газожидкост ными потоками при непр мом измерени их фазового состава, например, расходной массовой концентрации жидкой фазы в потоке. Известен р д устройств, примен емых при определении фазового состатва газожидкостных систем: калориметр содержащий теплоизолированный Г-образный корпус с коническим приемным насадком, электрический нагреватель поворотные пластины, измерительный термометр сопротивлени , пневмометрические трубки flj. Однако, а св зи с тем, что измерение расхода смеси через калориметр осуществл етс  при помощи пневмометрических трубок, указанный калориметр не может примен тьс  дл  определени  фазового состава в потоках с малой скоростью (до 10-15 м/с) Кроме того, в св зи с особенност ми определени  величины тепловых потерь через теплоизол цию корпуса, данный прибор не пригоден дл  измерений в нестационарных потоках (с измен ющейс  температурой и концентрацией жидкой фазы). Наиболее близким техническим решением к предлагаемому.  вл етс  калориметрический зонд, содержащий основной теплоизолированный измерительный канал с электронагревателем и тер1уюдатчиком 12. Основньм недостатком этого прибора  вл етс  мала  точность показаний при измерени х параметров в  вно выраженных нестационарных процессах, например, при быстро мен кщихс  температуре потока и концентрации: жидкой фазы, а также при достаточно высоких (выше 10%) концентраци х-жидкой фазы. Указанный недостаток обусл ловлен тем, что при последовательной по потоку установке нагревателей температура пробы за второй ступенью нагрева превышает температуру пробы за первой ступенью на величину нагрева пробы на второй ступени. Эта разность температур тем вьше, чем больше концентраци  жидкой фазы в исследуемом потоке, что объ сн етс  большими затратами тепла на испарение жидкости. Вследствие этого, тепловые потери через теплоизол цию и внутренние стенки калориметра, определ емне перепадами, температур, станов тс   вно зависимыми от концентрации жидкой фазы в потоке, что ограничи-вает верхний предел (10-12%) диапа- зона измер емых концентраций жидкой фазы, а также ухудшает работу прибора в нестационарных услови х. Уменьшение тепловых потерь путем увеличени  толщины теплоизол ции недопустимо , так как при этом повышаетс  инерционность прибора, обусловленна  теплоемкостью корпуса калориметраThe invention relates to a measuring technique and can be applied in heat engineering works with two-phase dispersed gas-liquid streams with indirect measurement of their phase composition, for example, the expenditure mass concentration of the liquid phase in the stream. A number of devices used in determining the phase state of gas-liquid systems are known: a calorimeter containing a heat-insulated L-shaped case with a conical receiving nozzle, an electric heater, swivel plates, a measuring resistance thermometer, pneumometric tubes flj. However, due to the fact that the measurement of the flow rate of the mixture through the calorimeter is carried out using pneumometric tubes, this calorimeter cannot be used to determine the phase composition in flows with a low velocity (up to 10-15 m / s). With the peculiarities of determining the magnitude of heat loss through the thermal insulation of the housing, this device is not suitable for measurements in unsteady flows (with varying temperature and concentration of the liquid phase). The closest technical solution to the proposed. is a calorimetric probe containing a main heat-insulated measuring channel with an electric heater and a thermal sensor 12. The main disadvantage of this device is the low accuracy of the readings when measuring parameters in clearly pronounced transient processes, for example, at rapidly changing flow temperature and concentration: the liquid phase, and also at sufficiently high (above 10%) concentrations of the x-liquid phase. This disadvantage is due to the fact that with a downstream installation of heaters, the temperature of the sample after the second heating stage exceeds the temperature of the sample after the first stage by the amount of heating of the sample in the second stage. This difference in temperature is the higher, the greater the concentration of the liquid phase in the stream under study, which is explained by the large expenditure of heat for the evaporation of the liquid. As a result, heat losses through the thermal insulation and the internal walls of the calorimeter, determined by differences in temperature, become clearly dependent on the concentration of the liquid phase in the flow, which limits the upper limit (10-12%) of the range of measured concentrations of the liquid phase and also impairs the operation of the device under unsteady conditions. The reduction of heat losses by increasing the thickness of the thermal insulation is unacceptable, since it increases the inertia of the device, due to the heat capacity of the body of the calorimeter

Цель изобретени  - повышение точности измерений в нестационарных услови х.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements in non-stationary conditions.

Поставленна  цель достигаетс  за счет того,что в калориметрическом зонде, содержащем основной теплоизолированный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, параллельно основному каналу установлен снабженный на входе сепарационным насадком дополнительный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, а выходы измерительных каналов объединены в смесительный канал, в котором также установлен термодатчик.This goal is achieved due to the fact that in the calorimetric probe containing the main heat-insulated measuring channel with electric heater and thermal sensor, parallel to the main channel, an additional measuring channel equipped with electric heater and thermal sensor is installed at the inlet, in which also installed a temperature sensor.

На чертеже представлен предлагаемый калориметрический зонд.The drawing shows the proposed calorimetric probe.

Зонд содержит двухканальный У--образный корпус 1 с испарительным focновным ) 2 и перегревательным (дополнительным ) 3 измерительнЕлми каналами и выходным смесительным каналом 4, изготовленннвл, например, из кварцевого стекла с асбестовой теплоизол цией , и  вл ющийс  объединением каналов 2 и 3. Внутри испарительного 2 и перегревательного 3 каналов, которые выполнены параллельными, размещены нагреватели 5, например электрические , в виде бескаркасной спирали . На входе в испарительный канал 2 установлен конический приемный насадок б парожидкостной смеси, на входе в перегревательный канал 3 сепарационннй насадок 7 инерционного типа. Внутри каждого из каналов непосредственно за нагревател ми 5, а также в смесительном канале 4, ус . тановлены сглаживающие сетки 8 дл  выравнивани  параметров проход щей через каналы смеси по сечени м каналов , непосредственно за сетками 8 внутри каждого канала размещены термдатчики-измерители термопары 9,10 и 11 Необходимыми услови ми работы прибора  вл ютс  непрерывное прохождени отбираемой части исследуемого потока через каналы прибора, измерение температуры исследуемого потока, а также ориентаци  приемного насадка парожидкостной смеси 6 согласно потоку. Последнее условие следует из того, что дл  достижени  одинаковой конизнрации жидкой фазы в основном потоке и основном измерительном канале прибора более т. жела , а, следовательноThe probe contains a two-channel Y-shaped case 1 with an evaporative f-core) 2 and an overheating (optional) 3 measuring channels and an output mixing channel 4 made of, for example, quartz glass with asbestos heat insulation, and is a combination of channels 2 and 3. Inside evaporative 2 and superheating 3 channels, which are made parallel, placed heaters 5, for example electric, in the form of a frameless spiral. At the entrance to the evaporating channel 2 there is a conic receiving nozzle of a vapor-liquid mixture; at the entrance to the superheating channel 3 there are 3 separating nozzles 7 of inertial type. Inside each of the channels directly behind the heaters 5, as well as in the mixing channel 4, mustache. Smoothed grids 8 for aligning the parameters of the mixture passing through the channels through the channel sections, directly behind the grids 8, thermocouple thermocouples 9,10 and 11 are placed inside each channel. The necessary conditions of the instrument are continuous passage of the selected flow through the instrument channels , measuring the temperature of the test flow, as well as the orientation of the receiving nozzle of the vapor-liquid mixture 6 according to the flow. The latter condition follows from the fact that in order to achieve the same coningration of the liquid phase in the main flow and the main measuring channel of the device,

и более инерционна  жидка  фаза потока должна попадать в испарительный канал прибора 2 по возможности не оседа  Иа стенках приемного насадка Зонд работает следующим образом. Прибор устанавливают в потокев соответствии с приведенными выше улови ми , отбираема  из потока за сче разности давлений на входе и выходе |проба смеси раздел етс  на две части Одна из них пропускаетс  через испарительный канал 2. На нагревателе 5 указанного канала 2 происходит испарение жидкой фазы пробы и перегрев полученного газа, измер емый термопарой 9. Температура tg,должна превышать температуру исследуемого потока t(, на 5-30. Нижний предел () указанного диапазона определ етс  необходимостью полного испарени  жидкой фазы, верхний - (30) устанавливаетс  с целью предотвращени  чрезмерного перегрева части пробы в перегревательном канале 3 при больших концентраци х жидкой фазы. Полученный после нагрева газ проходит через сетку 8, где происходит его Перемешивание и выранивание температуры по сечению канала. Втора  часть пробы проходит через сепарадионный насадок 7, полученный после сепарации жидкости газ поступает в перегревательный канал 3, где происходит его нагрев, измер емый термопарой 10, температура на любом режиме работы должна превышать температуру. газа на выходе,из испарительного канала tg в пределах 10-15 , что необходимо дл  более точного определени  соотношени  расходов через каналы прибора. При прохождении перегретого газа через сетку 8, установленную в смесительном канале 4,.обе части пробы перемешиваютс , а установивша с  температура пробы t регистрируетс  измерительной термопарой 11. Перемешивание обеих частей пробы и определение температуры смешени  необходимо дл  определени  соотношени , расходов через испарительный и перегревательный каналы прибора.and the more inertial liquid phase of the flow must enter the evaporating channel of the device 2 if possible without settling. Ia walls of the receiving nozzle The probe works as follows. The device is installed in flow according to the above catches, taken from the flow for the difference in pressure at the inlet and outlet | sample of the mixture is divided into two parts. One of them passes through the evaporation channel 2. On the heater 5 of the specified channel 2 the sample evaporates. and overheating of the produced gas, measured by thermocouple 9. The temperature tg must exceed the temperature of the test stream t (, by 5-30. The lower limit () of the specified range is determined by the need for complete evaporation of the liquid phase, the upper one - (30 ) is set to prevent excessive overheating of a part of the sample in the superheater channel 3. At high concentrations of the liquid phase. The gas obtained after heating passes through the grid 8, where it is mixed and temperature controlled across the channel section. The second part of the sample passes through the separator 7 nozzle obtained After separation of the liquid, the gas enters the superheater channel 3, where it is heated, as measured by thermocouple 10, the temperature in any operating mode must exceed the temperature. gas at the outlet from the evaporative channel tg within 10-15, which is necessary to more accurately determine the flow ratio through the channels of the device. With the passage of superheated gas through the grid 8 installed in the mixing channel 4, both parts of the sample are mixed, and the sample temperature t is recorded by the measuring thermocouple 11. Mixing both parts of the sample and determining the mixing temperature is necessary to determine the ratio, flow through the evaporation and superheating channels device.

Расходна  массова  концентраци  Ур жидкой фазы в потоке,  вл юща с  {выходным параметром и объектом непр мого измерени , рассчитываетс  на основании уравнени  теплового баланса калориметра по следующей формуле: V k (tip -trt)-(tfl-tn) r/Cp +tw - The mass flow rate concentration of the liquid phase in the flow, which is an output parameter and an object of indirect measurement, is calculated based on the calorimeter heat balance equation using the following formula: V k (tip -trt) - (tfl-tn) r / Cp + tw -

N« NUN "NU

t - tgt - tg

где kjwhere kj

t;t;

40 f 1 40 f 1

и N - мощности электронагревателей соответственно в испарительном 2 и перегреватеаьном 3 каналах , величинаand N are the capacities of electric heaters, respectively, in the evaporative 2 and overheated 3 channels, the value

N,N,

Claims (2)

дл  данного прибора  вл етс  посто нной; k - тарировочный коэффици ент калориметра; tf, - температура иссладуемого потока; температуры, измер емые термопарами соотв ственно 9, 10 и 11; г - удельна  теплота паро образовани  жидкости Ср - теплоемкость газовой . фазы; tj - температура кипени  жидкой фазы. В приведенной формуле t, tg , и t - измер емые величины, величины г, Ср и ts - теплофизические параметры среды, справочные данные. Тарировочный коэффициент k (t t ) учитывающий соотноше-fo 41 ние тепловых потерь через теплоизо .л цию каналов калориметра и завис щий только от разностей температур внутри каналов прибора и омывающего его потока, определ етс  путем тарировки калориметра в однофазной среде, например газовой (при Ур 0 Благодар  тому, что в предлагаемом приборе нагрев отбираемой пробы происходит в двух параллельных каналах (ступен х нагрева), температу ры частей пробы в испарительном 2 и перегревательном 3 каналах отличаютс  незначительно. Наличие двух независимых входов дл  отбираемой пробы ведет к тому, что при изменен концентрации жидкой фазы в исследуе мом потоке измен етс  составл када  гидравлического сопротивлени  испар тельного канала 2, обусловленна  ис парением жидкости, в то врем  как гидравлическое сопротивление перегревательного канала 3 остаетс  неизменным . Это вызывает изменение соотношени  расходов частей, пробы через испарительный и перегревательный канал, что стабилизирует разност температур частей пробы -t на выходе из перегревательного 3 и испарительного 2 каналов. Указанные факторы ведут к выравниванию и стабилизации тепловых потерь через теплоизол цию корпуса и получению мало измен ющихс  коэффициентов потерь в системе уравнений теплового баланса, учитываемых коэффициентом k, что позвол ет производить тарировку прибора в однофазной газовой среде. Стабилизаци  разности температур в пределах 10-15 и выравнивание тепловьрс потерь через стенки испарительного 2 и перегревательного 3 каналов позво шют уменьшить толщину теплоизол ции корпуса 1, что ведет к снижению инерционности калориметра, котора  позвол ет путем перемещени  приемного насадка 6 по сечению исспедуемого потока , например перемещением или поворотом прибора, производить измерение распределени  концентрации жидкой фазы. Предлагаемый прибор отличаетс  малой инерционностью и позвол ет путем измерени  небольшого числа параметров (температур t , t,, и t ) рассчитывать массовую концентрацию жидкой фазы в потоке с погрешностью, не превьшающей 0,5% (погрешность 0,5% получена при испытании калориметра в дисперсном газожидкостном потоке азота в диапазоне температур от (ч-50°С) до (-200 С) и весовой концентрации жидкого азота 0-40%). Формула изобретени  Калориметрический зонд, содержащий основной теплоизолированный измерительный канал с электронагревателем итермодатчиком, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений в нестационарных услови х, параллельно основному каналу установлен снабженный на входе сепарационным насадком дополнительный измерительный канал с электронагревателем и термодатчиком, а выходы измерительных каналов объединены в смесительный канал,в котором также установлен термодатчик. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Кириллов И.И., Циглер Х.Х., Фадеев И. П. Применение электрокалориметрического метода измерени  влажности в потоке влажного пара. Труды ЦКТИ, вып. 65, 1966, 0.7-10. for this device is constant; k is the calorimeter calibration coefficient; tf, is the temperature of the flow under test; temperatures measured by thermocouples, respectively 9, 10 and 11; g is the specific heat of vapor formation of a liquid; Cp is the gas heat capacity. phases; tj is the boiling point of the liquid phase. In the above formula, t, tg, and t are the measured values, the values of g, Cp, and ts are the thermophysical parameters of the medium, reference data. Calibration coefficient k (tt) taking into account the ratio of heat losses through the thermal insulation of the calorimeter channels and depending only on the temperature differences inside the instrument channels and the flow washing it, is determined by calibrating the calorimeter in a single-phase medium, for example, gas 0 Due to the fact that in the proposed device, the sample taken is heated in two parallel channels (heating stages), the temperature of the sample parts in the evaporating 2 and superheating 3 channels differ slightly. The required inputs for the sample taken lead to the fact that when the concentration of the liquid phase in the test flow is changed, the composition of the hydraulic resistance of the evaporation channel 2 due to evaporation of the liquid changes, while the hydraulic resistance of the superheating channel 3 remains unchanged. the ratio of costs of the parts, the sample through the evaporation and superheating channels, which stabilizes the temperature difference between the parts of the sample -t at the outlet of the superheating 3 and evaporating 2 channels. These factors lead to the equalization and stabilization of heat losses through the heat insulation of the housing and the production of little varying loss factors in the system of heat balance equations taken into account by the coefficient k, which allows the instrument to be calibrated in a single-phase gaseous medium. Stabilizing the temperature difference within 10-15 and leveling the heat loss through the walls of the evaporating 2 and superheating 3 channels reduce the thickness of the thermal insulation of the housing 1, which leads to a decrease in the inertia of the calorimeter, which allows by moving the receiving nozzle 6 across the section of the flow being flowed, for example by moving or turning the instrument, measure the concentration distribution of the liquid phase. The proposed device is characterized by low inertia and allows, by measuring a small number of parameters (temperatures t, t ,, and t), to calculate the mass concentration of the liquid phase in the flow with an error not exceeding 0.5% (an error of 0.5% was obtained by testing the calorimeter in dispersed gas-liquid flow of nitrogen in the temperature range from (h-50 ° C) to (-200 C) and the weight concentration of liquid nitrogen 0-40%). Claims Calorimetric probe containing a main heat-insulated measuring channel with an electric heater and a thermal sensor, characterized in that, in order to improve measurement accuracy under non-stationary conditions, an additional measuring channel equipped with a separation heater and a thermal sensor is installed at the inlet combined into a mixing channel, which also has a temperature sensor. Sources of information taken into account in the examination 1.Kirillov I.I., Ziegler Kh.Kh., Fadeev I.P. The application of an electrocalorimetric method for measuring humidity in a stream of wet steam. Works CKTI, vol. 65, 1966, 0.7-10. 2.Кириллов И.И. и др. Электрокалориметрический метод определени  весовой степени влажности вод ного пара. Труды ЦКТИ, вып. 65, 1966, с.11-16 (ПРОТОТИП).2. Kirillov I.I. and others. Electrocalorimetric method for determining the weight degree of moisture content of water vapor. Works CKTI, vol. 65, 1966, p. 11-16 (PROTOTYPE). ПотехFun 11eleven выходoutput
SU782707235A 1978-12-28 1978-12-28 Calorimetric probe SU808924A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782707235A SU808924A1 (en) 1978-12-28 1978-12-28 Calorimetric probe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU782707235A SU808924A1 (en) 1978-12-28 1978-12-28 Calorimetric probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU808924A1 true SU808924A1 (en) 1981-02-28

Family

ID=20802957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU782707235A SU808924A1 (en) 1978-12-28 1978-12-28 Calorimetric probe

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU808924A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4738544A (en) * 1984-11-30 1988-04-19 Societe Nationale Elf Aquitaine (Production) Low temperature and high pressure fluid flow calorimeter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4738544A (en) * 1984-11-30 1988-04-19 Societe Nationale Elf Aquitaine (Production) Low temperature and high pressure fluid flow calorimeter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4295368A (en) Method for measuring the full range in quality of a vapor
KR970007816B1 (en) Calorimeter
US4461167A (en) Psychrometer for measuring the humidity of a gas flow
SU808924A1 (en) Calorimetric probe
RU2551386C2 (en) Method of determination of actual volume steam content and velocities of wet steam flow in steam line downstream assembly for overheated steam and water mixing
Bloom et al. Simultaneous measurement of vapor-liquid equilibria and latent heats of vaporization
US4083243A (en) Method of measuring the mass flow rate of a substance entering a cocurrent fluid stream
US1314249A (en) Calobimetric method of and apparatus for measuring- steam-flow
RU2627280C2 (en) Method of hygrometer calibrating and checking
CN109975046A (en) A method of for testing falling film evaporator preheating and evaporation heat transfer performance
RU2747098C9 (en) Thermo anemometer for measuring gas velocity in counter-current gas-drop flow
SU819663A1 (en) Device for measuring steam humidity
Yesavage et al. Experimental determinations of several thermal properties of a mixture containing 51 mole percent Propane in Methane
McCarter et al. Temperature gradients and eddy diffusivities in turbulent fluid flow
SU1089460A1 (en) Device for measuring and adjusting amount of reagent in gas mixture
SU524979A1 (en) Device for measuring the enthalpy of high-temperature gas flow
SU909410A1 (en) Apparatus for measuring dryness degree of wet steam
JPH06507481A (en) Gas mass flow measurement method using optical absorption
Wasan et al. Measurement of the velocity of gases with variable fluid properties
SU932292A1 (en) Method of measuring heat consumption
SU1002854A1 (en) Differential calorimeter
Beret et al. Ethylene solubility and diffusion in low‐density polyethylene and ethylene copolymers
SU890201A1 (en) Fluid humidity meter
JPS6326848B2 (en)
Jones Jr Thermodynamic properties of methane and nitrogen at low temperatures and high pressures