Principiul de funcționare al debitmetrului termică se bazează pe încălzirea fluxului de material și măsurarea diferenței de temperatură înainte și după încălzire (debitmetrele calorimetrice) sau la temperatura corpului de măsurare încălzit, plasat în flux (fluxul de hot-wire). Acestea din urmă nu au aplicații independente în măsurătorile tehnologice.
Diagrama debitmetrului calorimetric este prezentată în Fig. 7.19, a. În conducta / încălzitorul de debit 3 este instalat, la distanțe egale.
Fig. 7.19. Circuit de debitmetru calorimetric
în picioare din centrul încălzitorului - convertoarele termice 2 și 4 (în timp ce le încălzesc de radiație este aceeași), măsurând temperatura t a curgerii înainte și după încălzirea t2.
Curbele de distribuție ale temperaturii mediului înainte și după încălzitor cu puterea sa constantă de căldură sunt prezentate în Fig. 7.19, b. Pentru un mediu staționar, distribuția temperaturii în el (curba 1) este simetrică față de axa încălzitorului și prin urmare diferența de temperatură M-tx -
t2 = Q. La o anumită viteză mică de curgere, distribuția temperaturii (curba 2) este asimetrică și se deplasează puțin spre dreapta. În secțiunea AA, temperatura U scade ca urmare a intrării unei substanțe reci, în timp ce în secțiunea B-B temperatura de temperatură fa crește într-o anumită măsură sau nu se modifică,
astfel încât la debite joase La se mărește cu creșterea debitului. Cu o creștere suplimentară a debitului la o putere constantă a încălzitorului, fa începe să scadă, în timp ce t este practic constantă, adică la scăderi. Astfel, la debite mari, diferența de temperatură At este invers proporțională cu debitul.
Plecând de la cele de mai sus, putem concluziona că dependența At la fluxul de masă are două ramuri - care se ridică la un debit și o scădere scăzută - la fluxuri mari. Ambele ramuri într-un anumit interval de măsurare sunt liniare [14] și, firește, trebuie să lucrăm pe una dintre ramuri. De obicei, ei lucrează pe ramura descendentă, unde At este invers proporțională cu G.
Relația dintre debitul de masă G și diferența de temperatură A *, presupunând că nu există pierderi de căldură în mediul înconjurător (ceea ce se obține prin izolarea conductelor) este determinată de ecuația echilibrului termic al formei
unde N este puterea încălzitorului; k - factor de corecție pentru neuniformitatea distribuției temperaturii de-a lungul secțiunii conductei; cp este capacitatea de căldură a substanței la o temperatură (t \ + t <12.
Din expresia (7.58) rezultă că măsurarea debitului de masă poate fi efectuată în două moduri: 1) prin valoarea puterii N furnizată încălzitorului, care asigură o diferență de temperatură constantă Ai; 2) de la valoarea diferenței At pentru o constantă N.
În conformitate cu prima metodă, debitmetrul funcționează ca regulator al temperaturii pe tur. Dacă se schimbă At, puterea N se schimbă automat până când At atinge valoarea specificată. Debitul de masă este determinat de scala de wattmetru din circuitul încălzitorului.
Pentru a reduce puterea consumată, valoarea specificată a A ^ este de obicei limitată la un interval de 1-3 ° C.
În cea de-a doua metodă, atunci când este furnizată o putere constantă încălzitorului, viteza de curgere este determinată de un dispozitiv care măsoară diferența de temperatură. Dezavantajul acestei metode este caracterul hiperbolic al scalei și, prin urmare, scăderea sensibilității cu creșterea debitului.
Diverse senzori de temperatură (convertoare termoelectrice, termocupluri de rezistență etc.) pot fi utilizați ca convertoare de temperatură în debitmetre calorimetrice. Convertoarele termice de rezistență au avantajul că ele pot fi realizate sub forma unei grile uniforme care se suprapune întreaga secțiune transversală și astfel măsoară temperatura medie a secțiunii transversale.
Contorii de debit calorimetric, individual calibrați, au clase de precizie de 0,5-1. Aparatele de debit calorimetrice sunt utilizate în principal pentru măsurarea debitelor mici de gaze curate. Pentru a măsura debitul de lichide, debitmetrele calorimetrice nu au găsit aplicații practice datorită consumului mare de energie. Principalul și avantajul important al debitmetrelor calorimetrice este acela că furnizează o măsură a debitului de masă al unui gaz fără măsurarea parametrilor de stare (presiune, temperatură, densitate).
Căutări îmbunătățirea operațională a fluxului de fiabilitate calorimetric a condus la un debitmetru termic, în care încălzitorul și termocupluri plasate pe peretele exterior al țevii, și transferul de căldură către curgerea prin peretele țevii și apoi - prin stratul limită. În funcție de poziția relativă a convertizoarelor termice între ele și la încălzitor, se disting debitorii de la stratul limită termică și cei quasi-calorimetrici. Contoarele de debit termic sunt utilizate pentru conducte cu diametrul de 50-100 mm "Sunt mai mare. Aceste debitmetre se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură formate pe ambele părți ale stratului de frontieră. Când această metodă este implementată, este practic suficientă măsurarea diferenței echivalente în locul măsurării directe a diferenței de temperatură a stratului de graniță, care depinde de debitul de materie din tub. Pentru aceasta, primul termocuplu flux aval plasate pe exteriorul tubului într-o porțiune izolată din porțiunea sa încălzit, adică. E. Presupunând că temperatura măsurată a debitului de intrare și al doilea termocuplu, direct pe tubul din spatele încălzitorului. Curbele de graduare pentru debitmetre care măsoară diferența de temperatură a stratului delimitat, spre deosebire de cele calorimetrice, nu au două ramuri. Caracteristica remarcat este avantajul lor. Dezavantajele includ dependența indicațiilor acestor dispozitive de conductivitatea termică, capacitatea de căldură și viscozitatea debitului, precum și de modificarea parametrilor de stare.
Un alt tip de debitmetru termic, în care încălzitorul și termocuplele sunt situate pe țeava exterioară (Fig. 7.19 în), așa-numitul kvazikalorimetricheskie flux [14]. In debitmetre kvazikalorimetricheskih (fig. 7.19, c), spre deosebire de stratul limită de curgere termică se utilizează nici o măsură pentru a izola primul convertorul termic în aval 2 din efectele termice ale încălzitorului 3. Când diametre mici (1,5 până la 25 mm ), pentru care cea mai mare parte utilizate și aceste debitmetre, nu doar încălzește stratul limită, și în mare măsură întregul flux, astfel încât nu există nici o diferență măsurată temperaturii stratului limită, iar diferența este foarte apropiată de diferența de temperatură între tur și la după încălzitor.
Țeava 1 este realizată dintr-un material cu o conductivitate termică ridicată (de obicei,
Nichel, alama) acoperite cu lac de rășină în scopul izolației electrice din rana pe ea și a încălzitorului de rezistență 3 termocuplu 2 și 5. Acestea din urmă, împreună cu constantă rezistențe R \ și R2 formează o punte electrică dezechilibrată. Tensiunea măsurată în diagonală a podului de dispozitivul 6 este proporțională cu diferența de temperatură, iar scara acestui dispozitiv este gradată în unități de flux masic de materie. Pentru a elimina influența mediului extern și pentru a stabiliza temperatura, întreaga secțiune de măsurare a țevii este izolată termic și, în plus, este învelită într-o carcasă masivă de cupru. Cu diametrul țevii cuprins între 1,5 și 50 mm, puterea încălzitorului alimentat de la sursa 4 este de 0,1-100 W. Lungimea înfășurării pe conductă este de 10-100 mm. Clase de acuratețe a debitmetrelor cu locația externă a încălzitorului 1.5-3. Principalul lor dezavantaj este o mare inerție.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: