Тепловые (термоанемометрические)

Расходомеры

 

Принцип действия расходомеров основан на нагреве потока жидкости или газа и возникновении разности температур ( до нагревателя и после него), зависящей от скорости потока. Тепловая энергия, выделяемая нагревателем, определяется уравнением

q = 0, 24 I ² R,

Пренебрегая потерями теплоты в окружающую среду, можно получить уравнение теплового баланса потока:

q = k F_m c_p ( t ₁ - t ₂ )

Приравнивая эти выражения, можно определить массовый расход:

F_m = 0, 24 I ² R / ( k c_pΔ t )

где R- сопротивление нагревателя; k-поправочный коэффициент; c_p-удельная теплоемкость потока при t=( t1+ t2)/2; F_m- массовый расход жидкости или газа; Δ t- разность температур потока до и после нагревателя.

Возможны два варианта расходомера:

Δ t = const, I = f ( Fm ) (ток нагрева датчика регулируется, таким образом, чтобы его температура оставалась постоянной, а скорость оценивают по значению питающего тока);

Δ t = f ( Fm)( по разности температур при постоянной мощности нагревателя).

Парциальный меточный тепловой расходомер (термоанемометр постоянной температуры) представляет собой трубу, внутри которой установлен электрический нагреватель (рис.2.37

Рис. 2.37. Структурная схема парциального расходомера:

1 – корпус ПИП; 2 – измерительный (основной) канал; 3 – обводной канал; 4, 5 – измерительные плёночные терморезисторы; 6, 7 – компенсационные плёночные терморезисторы; 8 – нагреватель плёночный; 9 – вставка с набором диафрагм (Dy=3; 5; 6 мм); 10 – измерительно-преобразующий блок; 11 – ПЭВМ с видеотерминалом

 

Экспериментальные исследования парциального расходомера показали, что его динамический диапазон увеличился более чем в 7 раз, что обеспечило измерение расхода воздуха в диапазоне 10 - 300 мл/с с приведенной погрешностью, не превышающей ±1, 2%. Градуировочные характеристики парциального расходомера при различных Dy диафрагм обводного канала представлены на рис.2.38.

Рис. 2.38. Градуировочные характеристики расходомера: 1 – градуировочная характеристика с закрытым обводным каналом; 2, 3, 4 – градуировочные характеристики с Dy =3; 5; 6 мм соответственно

 

Количественно оценено влияние нестабильности таких неинформативных величин и факторов, как температура потока, окружающей среды, а также начальных параметров теплового импульса. Подтверждена перспективность организации двух каналов измерения генерируемых терморезисторами и соответственно измерение времени переноса метки между зонами установки этих терморезисторов. При этом минимизируется влияние указанных неинформативных величин. Тепловые расходомеры находят практическое применение для широкого спектра задач специфических измерений расхода, отмеченных выше, например, в химической, целюлозобумажной, электронной отраслях промышленности.

Расходомеры газа термоанемометрические РГА-100(300), Ростов-на-Дону.  Используются для работы в составе автоматизированных узлов коммерческого учета и имеют следующие технические и метрологические характеристики (табл.2.2).

                                                                                               Таблица 2.2

Параметр Значение Диапазон измерений объемного расхода газа При абсолютном давлении 0, 1 МПа, м3/ч 1, 5 – 287 000 Диаметр условного прохода трубопровода, мм 50 – 1300 Диапазон измерений температуры газа, °С от минус 40 до плюс 50 Максимальное давление газа в трубопроводе, МПа 7, 0 Пределы относительной погрешности при измерении расхода газа, % ± 1 Пределы абсолютной погрешности при измерении температуры, °С ± 0, 3 Пределы абсолютной погрешности при измерении времени, с ± 5 за 24 ч

Требования к минимальным длинам прямых участков трубопровода перед измерительным сечением согласно табл.2.3.

Расстояние от измерительного сечения до конца прямого участка в любом случае не менее 5 Д_у.

                                                                                                             

                                                                                                  Таблица 2.3

Тип местного сопротивления	Длина Ду
Колено или тройник	20
Два или более колен в одной плоскости	20
Два или более колен в разных плоскостях	50
Полностью открытая задвижка	20
Конфузор	20
Диффузор	20

Принцип действия расходомеров термоанемометрических (рис. 2.39) основан на зависимости тепловой мощности, рассеиваемой нагретым до постоянной температуры телом (датчиком), от разности температур тела и газа и массовой скорости движения газа.

 

Массовую скорость (кг/м²·с) определяют по формуле

Vm = ρ · v =

=η / d { A · L ( T _w – T _g )- W ( A + L )\ B λ ( T_w / T_g ) ^m ( W - L ( T _w – T_g ) ))}^{1/ n},

 

где ρ – плотность газа при рабочих условиях;

v – скорость потока, м/с;

d – характерный размер ИСП, м;

η – динамическая вязкость газа при рабочих условиях, кг/м·с;

А, L – постоянные градуировочные коэффициенты ПИП, Вт/м·К;

Т_W – абсолютная температура ПИП, К;

Т_g – абсолютная температура газа;

К; – тепловая мощность ПИП, Вт;

B, n, m – постоянные, характеризующие конструкцию ПИП;

λ –теплопроводность газа, Вт/м·К.

 

Рис. 2.39. Термоанемометрический расходомер газа РГА-100:

1 – трубопровод; 2 –сверло d-12; 3 – контргайка М15; 4 – кран шаровый

d 15; 5 – кольцо фторопластовое уплотнительное; 6 – кольцо металлическое уплотнительное; 7 – втулка уплотнительная; 8 – гайка М10; 9 – пружина прижимная; 10 – шпилька крепёжная; 11 – площадка направляющая; 12 – рычаг

Метрологические характеристики расходомера:

предел относительной погрешности при измерении объема газа ± 1%;

предел допускаемой абсолютной погрешности при измерении (индикации) температуры ± 0, 3 °С;

предел допускаемой абсолютной погрешности измерения времени ± 5 с за 24 часа.

Состав расходомера:

измеритель скорости потока (ИСП);

вычислитель расхода (ВР);

базовый блок питания (ББ);

блок автономного питания (БАП);

комплект монтажный.

На рис. 2. 40 представлен вычислитель термоанемометрического расходомера газа РГА-100.

Рис. 2.40

 

Назначение клавиш вычислителя расхода:

1 – температура измеряемой среды t, °С;

2 – текущий расход газа Q, м³/ч;

3 – давление Р, МПа;

4 – суммарный объем за текущие сутки Q, м³;

5 – суммарный объем за предыдущие сутки Q, м³;

6 – суммарный объем с начала эксплуатации Q, м³;

7 – время наработки с начала эксплуатации, ч/м;

8 – время простоя с начала эксплуатации, ч/м;

9 – суммарный объем за текущий месяц Q, м³;

0 – суммарный объем за прошлый месяц Q, м³;

С – перевод ВРГ в режим автоиндекации;

• – помощь;

Ввод – вход в систему меню;

Канал 1, Канал 2 – предназначены для выбора измерительной линии (функция доступна при наличии двух блоков ИСП в комплекте).

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: