SU855401A1 - Thermal flow meter - Google Patents
Thermal flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- SU855401A1 SU855401A1 SU782665492A SU2665492A SU855401A1 SU 855401 A1 SU855401 A1 SU 855401A1 SU 782665492 A SU782665492 A SU 782665492A SU 2665492 A SU2665492 A SU 2665492A SU 855401 A1 SU855401 A1 SU 855401A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- measuring
- circuit
- temperature
- heater
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
(54) ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕР(54) HEAT FLOW METER
1one
Изобретение относитс к приборостроению и предназначено дл измерени скорости и расходов жидкостей и газов, а также может быть использовано дл контрол потоков с переменными во времени теплофизическими свойствами измер емой и окружающей среды.The invention relates to instrument engineering and is intended to measure the velocity and flow rates of liquids and gases, and can also be used to control flows with time-varying thermophysical properties of the measured and the environment.
Известны устройства дл измерени расхода , содержапдие измерительную трубку с расположенными на ней нагревателем и термочувствительными элементами, тепломерную систему, состо щую из двух тепломерных термоприемников, вспомогательного нагревател и электроизол ционной ленты, при этом измерительный нагреватель и термочувствительньле элементы включены в схему измерени , а тепломерные термоприемники и вспомогательный нагреватель - в схему стабилизации нулевого перепада температур на тепломерной системе 1.Devices for measuring the flow rate, a measuring tube with a heater and temperature-sensitive elements located on it, a heat meter system consisting of two heat meter thermometers, an auxiliary heater and an electrically insulating tape, the meter heater and heat sensitive elements are included in the measuring circuit, and the heat meter thermometers are known. and an auxiliary heater - to the zero-temperature stabilization scheme for the heat metering system 1.
Однако наличие в известном устройстве между тепломерной системой, потоком теплоизол ции и стенки трубы, по которой протекает газ или жидкость, приводит к тому, что поддержание нулевого температурного перепада на теплоизол ции имеет повыщенную инерционность, и это снижает точностьHowever, the presence in the known device between the heat metering system, the flow of heat insulation and the wall of the pipe through which gas or liquid flows, leads to the fact that maintaining a zero temperature differential on the heat insulation has increased inertia, and this reduces the accuracy
измерени массового расхода при быстро.мен ющихс температурах окружающей среды и потока.mass flow measurements at rapidly changing ambient and flow temperatures.
Наиболее близкил к предлагаемому вл етс тепловой расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем нагревателем, двум измерительными термочувствительными элементами , установленными по обе стороны от нагревател , компенсационный термочувствительный элемент, установленный перед первым измерительным термочувствительным элементом по направлению потока , схему измерени в виде двух мостовых схем, в первую из которых включен первый по направлению движени потока измерительный и компенсационный термочувстви ,5 тельный элемент, во вторую включены два измерительных термочувствительных элемента и выходной блок 2.Closest to the present invention is a heat flow meter that contains a measuring section of a pipeline with a heater located on it, two measuring thermosensitive elements installed on both sides of the heater, a compensating thermo sensitive element installed in front of the first measuring thermosensitive element in the direction of flow, bridge circuits, the first of which includes the first in the direction of flow of the measuring and compensating those The sensing element, 5 body element, the second includes two measuring temperature-sensitive elements and output unit 2.
В этом устройстве нельз осуществить полной компенсации погрещностей от из менени температуры окружающей среды, температуры потока на входе в измерительный участок,- что сказываетс на точности измерени .In this device, it is not possible to fully compensate for the inconsistencies from a change in the ambient temperature, the flow temperature at the inlet to the measuring section, which affects the accuracy of the measurement.
Цель изобретени - повышение точности измерени .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy.
Это достигаетс тем, что тепловой расходомер , содержащий измерительный участок трубопровода с расположенными на нем нагревателем, двум измерительными термочувствительными элементами, установленными по обе стороны от измерительного нагревател , компенсационный термочувствительный элемент, установленный перед первым измерительным термочувствительным элементом по направлению потока, схему измерени в виде двух мостовых схем, в первую из которых включены первый по направлению движени потока измерительный и компенсационный термочувствительные элементы , во вторую включены два измерительных термочувствительных элемента и выходной блок, снабжен трем тепломерными элементами, каждый из которых выполнен в виде термочувствительного элемента и совмещенного с ним нагревател , расположенными на трех участках измерительного трубопровода между компенсационным и измерительными термоприемниками и нагревателем , а в схему измерени дополнительно введены две мостовые схемы, две схемы сравнени , три схемы управлени , два ключа, схема- определени знака разбаланса , схема вычитани , схема сравнени с опорным сигналом, при этом в третью мостовую схему включены термоприемники тепломерных элементов, расположенных соответственно между компенсационным термочувствительным элементом и первым измерительным термочувствительным элементом и между первым измерительным термочувствительным элементом и измерительным нагревателем, в четвертую мостовую схему включены термоприемники тепломерных элементов, расположенных соответственно между компенсационным термочувствительным элементом и первым измерительным термочувствительным элементом и между измерительным нагревателем и вторым измерительным термочувствительным элементом, выходы первой и третьей мостовых схем подключены через первую схему сравнени к входу первой схемы управлени , выход которой подключен к входам ключей , подключенных к нагревател м тепломерных элементов, расположенных между компенсационным и первым измерительным термочувствительным элементом и между первым измерительным термочувствительным элементом и измерительным нагревателем , при этом к вторым входам ключей через схему определени знака разбаланса подключен выход первой мостовой схемы, выходы второй и четвертой мостовой схемы через вторую схему сравнени и вторую схему управлени подключены к нагревателю тепломерного элемента, расположенного между измерительным нагревателем и вторым измерительным термочувствительнымThis is achieved by the fact that a heat flow meter containing a measuring section of a pipeline with a heater located on it, two measuring thermosensitive elements installed on both sides of the measuring heater, a compensating thermo sensitive element installed in front of the first measuring thermosensitive element in the direction of flow, the measurement circuit in the form of two bridge circuits, the first of which includes the first in the direction of flow of the measuring and compensation ter the sensing elements, the second includes two measuring temperature-sensitive elements and an output unit, equipped with three heat-measuring elements, each of which is made in the form of a temperature-sensitive element and a heater combined with it, located in three sections of the measuring pipeline between the compensation and measuring thermal receivers and the heater, and in the diagram measurements additionally introduced two bridge circuits, two comparison circuits, three control circuits, two keys, schemes - determining the unbalance sign, a subtraction circuit, a comparison circuit with a reference signal, wherein the third bridge circuit includes thermal receivers of heat meters, respectively, located between the compensating temperature sensitive element and the first measuring heat sensitive element and between the first measuring heat sensitive element and the measuring heater, the fourth thermal bridge includes heat receivers of the heat meter elements, respectively located between the compensatory temperature-sensitive element and the first measurement an effective temperature-sensitive element and between the measuring heater and the second measuring temperature-sensitive element, the outputs of the first and third bridge circuits are connected through the first comparison circuit to the input of the first control circuit, the output of which is connected to the inputs of switches connected to the heaters of the heat meter elements located between the compensation and the first measuring thermosensitive element and between the first measuring thermosensitive element and the measuring heater, at the same time to the second odes determination via keys unbalance sign circuit connected to the output of the first bridge circuit, the outputs of the second and fourth bridge circuit via the second comparing circuit and a second control circuit connected to the heater teplomernogo element arranged between the measuring heater and the second probe thermosensitive
элементом, выходы первой и четвертой мостовых схем через схему вычитани и схему .сравнени с опорным сигналом подключены к третьей схеме сравнени , выходы которой подключены к измерительному нагревателю и к выходному блоку.the element, the outputs of the first and fourth bridge circuits are connected to the third comparison circuit, the outputs of which are connected to the measuring heater and to the output unit, through the subtraction circuit and the circuit of comparison with the reference signal.
На фиг. 1 представлена схема первичного преобразовател теплового расходомера; на фиг. 2 - измерительна блок-схема; на фиг. 3 - кривые изменени температуры потока газа или жидкости и тепломерных элементов при температуре потока меньще температуры окружающей среды; на фиг. 4 - кривые изменени температуры контролируемого потока и тепломерных элементов при температуре потока больше температуры окружающей среды.FIG. 1 shows a diagram of the primary transducer of a heat flow meter; in fig. 2 is a measurement block diagram; in fig. 3 - curves of temperature variation of a gas or liquid stream and heat metering elements at a stream temperature lower than the ambient temperature; in fig. 4 - curves of temperature variation of the controlled flow and heat metering elements at the flow temperature higher than the ambient temperature.
Первичный преобразователь теплового расходомера включает корпус, состо щий из двух частей 1 и 2, внутри которого размещена измерительна трубка 3 представл юща собой измерительный участок трубопровода , соединенна с частью 2 корпуса через электроизол ционную втулку 4. Часть 1 корпуса и измерительна трубка 3 выполнены из магнитом гкого материала, что позвол ет защитить внутреннюю часть первичного преобразовател от действи внешних электромагнитных и электростатических полей . В измерительной трубке 3 помещены измерительные нагреватель 5 и термочувствительные элементы 6 и 7, выполненные в виде сеток из платиновой проволоки, намотанных на тепло- и электроизол ционных каркасах, компенсационный термочувствительный элемент 8. На трех участках измерительной трубки между компенсационным и измерительными термочувствительными элементами и нагревателем расположены тепломерные элементы 9-11, каждый из которых выполнен в виде термочувствительного элемента 12-14, намотанноQ го из проволоки бифил рно со вспомогательными нагревател ми 15-17 и теплоизолированные друг от друга каркаса.ми из.мерительных термочувствительных элементов и нагревател , а от измерительной трубки - теплоизол ционными стаканами 18. Все элементы закреплены в из.мерительной трубке 3 при помощи гайки 19. Дл вывода проводов применен герморазъем 20.The primary transducer for a heat flow meter includes a housing consisting of two parts 1 and 2, inside which a measuring tube 3 is placed, which is a measuring section of a pipeline, connected to part 2 of a housing through an electrically insulating sleeve 4. Part 1 of a housing and measuring tube 3 are made of a magnet a soft material, which allows to protect the internal part of the primary converter from the action of external electromagnetic and electrostatic fields. The measuring tube 3 contains measuring heater 5 and temperature-sensitive elements 6 and 7, made in the form of nets of platinum wire, wound on heat and electrical insulating frames, compensatory temperature-sensitive element 8. In three sections of the measuring tube between the compensation and measuring temperature-sensitive elements and the heater heat measuring elements 9–11 are located, each of which is made in the form of a temperature sensitive element 12–14 wound from wire bifilically with auxiliary and heaters 15-17 and heat-insulated from each other with frameworks of measuring thermosensitive elements and heater, and from the measuring tube with insulating cups 18. All elements are fixed in measuring tube 3 with a nut 19. For output of wires Hermetic connector 20.
Измерительна блок-схема включает мостовую схему 21, в которую включены первый по направлению потока измерительный и компенсационный термочувствительные элементы 6 и 8, вторую мостовую схему 22, в которую включены два измерительных термочувствительных элемента 6 и 7, третью мостовую схему 23, в которую включеныThe measuring block diagram includes a bridge circuit 21, which includes the first in the direction of flow measurement and compensation temperature-sensitive elements 6 and 8, a second bridge circuit 22, which includes two measuring temperature-sensitive elements 6 and 7, a third bridge circuit 23, which includes
термоприемники тепломерных элементов 12 и 13, расположенных соответственно между компенсационным термочувствительным элементом , первым измерительным термочувствительным элементом и измерительнымthe thermal receivers of the heat metering elements 12 and 13, located respectively between the compensation thermosensitive element, the first measuring thermosensitive element and the measuring
нагревателем, четвертую мостовую схему 24, в которую включены термоприЬмники тепломерных элементов 12 и 14, две схемы 25 и 26 сравнени , три схемы 27-29 управлени , схему 30 сравнени с опорным сигналом , два ключа 31 и 32, схему 33 определени знака разбаланса, нагреватели 15- 17 тепломерных элементов, схему 34 вычитани , выходной блок 35. На фиг. 3 и 4 крива 36 изображает изменение температуры потока газа или жидкости по длине измерительного участка, крива 37 изображает изменение температуры трех тепломерных элементов.a heater, a fourth bridge circuit 24, which includes thermal sensors of heat meters 12 and 14, two comparison circuits 25 and 26, three control circuits 27-29, a comparison circuit 30 with a reference signal, two keys 31 and 32, an unbalance sign determination circuit 33, heaters 15-17 of heat metering elements, subtraction circuit 34, output unit 35. FIG. 3 and 4 curve 36 depicts the change in the temperature of a stream of gas or liquid along the length of the measuring section, curve 37 depicts the change in temperature of the three heat-measuring elements.
Тепловой расходомер работает следующим образом.Heat flow meter works as follows.
Из графиков видно, что AtH At-(At2+At) (фиг. 4),From the graphs it can be seen that AtH At- (At2 + At) (Fig. 4),
At4-(Atz+ Ats) (фиг. 3), At4- (Atz + Ats) (Fig. 3),
HO At2 - Aft, a At3 - Atj поэтому в общем случаеHO At2 is Aft, and At3 is Atj therefore in the general case
AtH - At- At2+Att) откудаAtH - At-At2 + Att) from where
7 7
т I - температура потока в местеt I - temperature flow in place
гдеWhere
установки компенсационного термоприемника 10; t i- температура потока в месте установки первого измерительного термоприемника 6;installation of a compensation thermal receiver 10; t i is the flow temperature at the installation site of the first measuring thermal receiver 6;
t - температура потока перед измерительным нагревателем 5;t is the flow temperature in front of the measuring heater 5;
tj-температура потока в месте установки второго измерительного термоприемника 7;tj is the flow temperature at the installation site of the second measuring thermal receiver 7;
t4, tj, t е - температура тепломерных термоприемников 12-14; AtH- -fci-прирост температуры потока с массовым расходом М за счет введени в него тепловой мощности W, выдел емой на измерительном нагревателе 5, здесь Ср - удельна изобарна теплоемкость потока.t4, tj, t e is the temperature of heat-measuring thermal receivers 12-14; AtH- -fci-increment of the flow temperature with mass flow rate M due to the introduction of thermal power W released on the measuring heater 5, here Cf is the specific isobaric heat capacity of the flow.
At, t2-t,;At, t2-t;
At, t5-(tH+AtH); At, t5- (tH + AtH);
At, t,-ta; At3(tH-f Atn)-tj; At, t, -ta; At3 (tH-f Atn) -tj;
Atz tM-t2; At ts-ttAtz tM-t2; At ts-tt
; ;
Поскольку At г и Ats измерить невозможно , так как в месте расположени измерительного нагревател нельз разместить термочувствительный элемент, то необходимо сделать At а и At а одинаковыми и равными разности At i, которую возможно измерить с помощью компенсационного 8 и первого измерительного 6 термочувствительного элемента. В этом случае At 2 Since At g and Ats cannot be measured, since a temperature-sensitive element cannot be placed at the location of the measuring heater, At a and At a must be equal and equal to the difference At i, which can be measured using a compensation 8 and the first measuring 6 temperature-sensitive element. In this case, At 2
At 3 At, и М g- 2b-TГТ-, ., At 3 At, and M g- 2b-THG-,.,
Дл достижени равенства Atz At3 At t необходимо, чтобы длины участков, расположенных между компенсационным.To achieve the equality Atz At3 At t, it is necessary that the lengths of the sections located between the compensation.
измерительными термочувствительными элементами и измерительным нагревателем были одинаковы (L на фиг. 3 и 4) и законы изменени температуры потока за счет теплообмена с окружающей средой на каждомthe measuring thermosensitive elements and the measuring heater were the same (L in figs. 3 and 4) and the laws of variation of the flow temperature due to heat exchange with the environment on each
из этих участков были одинаковыми. Дл этого, учитыва пр мопропорциональную зависимость интенсивности теплообмена с окружающей средой от разности температур потока и стенки канала, создаетс равный перепад температур между стенкой канала на каждом из указанных участков и потоком на входе в этот участок t4-tt t5-t2 t6-(tH+At) (фиг. 3), t ,-t 4 ti-ts (tH+ At)-16) (фиг. 4). Роль стенки канала на каждом из участковof these plots were the same. For this, taking into account the proportional dependence of the intensity of heat exchange with the environment on the temperature difference between the flow and the channel wall, an equal temperature difference is created between the channel wall in each of these areas and the flow at the entrance to this section t4-tt t5-t2 t6- (tH + At) (Fig. 3), t, -t 4 ti-ts (tH + At) -16) (Fig. 4). The role of the channel wall in each of the sections
5 выполн ет тепломерный элемент, включающий тепломерный термоприемник и вспомогательный нагреватель.5 performs a heat meter element including a heat meter thermopile and an auxiliary heater.
Поддержание равенства t4-tf t5-tz заключаетс в следующем. Из этого равенства имеемMaintaining the equality t4-tf t5-tz is as follows. From this equality we have
ts-t4 ti-ti ИЛИ tg-14. Ati величина At t измер етс первой мостовой схемой 21, величина tj-t4 - второй мостовой схемой 22, а их равенство поддерживаетс за счет вспомогательных нагревате5 лей тепломерных элементов 15 и 16.ts-t4 ti-ti OR tg-14. Ati, the value of At t is measured by the first bridge circuit 21, the value of tj-t4 by the second bridge circuit 22, and their equality is maintained by auxiliary heating of the heat meter elements 15 and 16.
Если At,0 (фиг. 3) и At,ts-t, то напр жени небаланса первой 21 и второй мостовой схемы 22 поступают на вход схемы 26 сравнени , сигнал с выхода которой вызывает увеличение выходного напр жени схемы 27 управлени , подводимого к ключам 31 и 32. Одновременно подаетс сигнал с выхода схемы 33 определени знака разбаланса на открытие только ключа 32, который включает нагреватель 16 тепло5 мерного элемента. Температура нагревател 16 и тепломерного термоприемника 13 tg возрастает до тех пор, пока не установитс равенство Ati t5-t. Сигнал с выхода схемы 26 сравнени становитс равным нулю и напр жение на выходе схемыIf At, 0 (Fig. 3) and At, ts-t, then the unbalance voltage of the first 21 and second bridge circuit 22 is fed to the input of the comparison circuit 26, the output of which causes an increase in the output voltage of the control circuit 27 supplied to the keys 31 and 32. At the same time, a signal is output from the output of the unbalance sign circuit 33 to open only the key 32, which turns on the heater 16 of the heat element. The temperature of the heater 16 and the heat meter thermal receiver 13 tg increases until the equality Ati t5-t is established. The output signal of the comparison circuit 26 becomes zero and the output voltage of the circuit
27 управлени стабилизируетс на. достигнутом уровне. Ключ 31 закрыт .и нагреватель тепломерного элемента 15 отключен. При (фиг. 3) Ati t5-t 4сигнал с выхода схемы 26 сравнени вызывает Control 27 is stabilized on. achieved level. The key 31 is closed. And the heater of the heat meter element 15 is turned off. When (FIG. 3) the Ati t5-t 4 signal from the output of the comparison circuit 26 causes
уменьщение напр жени на выходе схемы 27 управлени , что приводит к снижению температуры tg до тех пор, пока не установитс равенство Ati t5-14. Ключ 31 закрыт, а вспомогательный нагреватель 15 отключен.a decrease in the voltage at the output of the control circuit 27, which leads to a decrease in the temperature tg until the equality Ati t5-14 is established. The key 31 is closed, and the auxiliary heater 15 is disconnected.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782665492A SU855401A1 (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Thermal flow meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782665492A SU855401A1 (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Thermal flow meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU855401A1 true SU855401A1 (en) | 1981-08-15 |
Family
ID=20785825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782665492A SU855401A1 (en) | 1978-09-18 | 1978-09-18 | Thermal flow meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU855401A1 (en) |
-
1978
- 1978-09-18 SU SU782665492A patent/SU855401A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4255968A (en) | Flow indicator | |
US5551283A (en) | Atmosphere measuring device and flow sensor | |
US4242907A (en) | Apparatus for monitoring and controlling a flat zone in a furnace | |
US5463899A (en) | Simultaneous measurement of gas thermal conductivity and mass flow | |
US3199348A (en) | Fluid flow detection apparatus | |
US4041757A (en) | Fluid flowmeter | |
US3680377A (en) | Fluid flow meter | |
US4056975A (en) | Mass flow sensor system | |
US3525260A (en) | Arrangement for contactless measurement of the temperature of a moving wire | |
EP0698786A1 (en) | Atmosphere measuring device and flow sensor | |
US3802264A (en) | Fluid temperature differential flow meter | |
US3617886A (en) | Transducer open-circuit failure detector | |
US4475387A (en) | High temperature mass flowmeter | |
SU855401A1 (en) | Thermal flow meter | |
EP0025049B1 (en) | Heat transmission meter system | |
US4400975A (en) | Apparatus for monitoring liquid flow rates | |
US3543578A (en) | Flow metering system | |
Ligęza | Use of natural fluctuations of flow parameters for measurement of velocity vector | |
US3834873A (en) | Differential thermal detection and differential flow microcalorimetry | |
Knebel et al. | Calibration of a miniature permanent magnet flowmeter probe and its application to velocity measurements in liquid sodium | |
US5664885A (en) | Electronic industrial thermometer | |
Morrison | Effects of fluid property variations on the response of hot-wire anemometers | |
US3283561A (en) | Control apparatus | |
US3498126A (en) | Apparatus for measuring the enthalpy of high temperature gases | |
SU571752A1 (en) | Thermoanemometer |