Тепловой расходомер

Тепловой расходомер

Тепловой расходомер — расходомер, в котором для измерения скорости потока жидкости или газа используется эффект переноса тепла от нагретого тела подвижной средой.

Различают калориметрические и термоанемометрические расходомеры.

Содержание

Калориметрические расходомеры

Принцип работы теплового калориметрического расходомера

В калориметрических расходомерах происходит нагревание или охлаждение потока внешним источником тепла, который создаёт в потоке разницу температур, по которой определяют расход.

Если пренебречь потерями тепла из потока через стенки трубопровода в окружающую среду, то уравнение теплового баланса между теплом, генерируемым нагревателем, и теплом, переданным потоку, приобретает вид:

q_t = k_0 Q_M c_p \Delta T,

где k_0 — поправочный множитель на неравномерность распределения температур по сечению трубопровода;

Q_M — массовый расход в потоке;
c_p — удельная теплоёмкость (для газа — при постоянном давлении);
 \Delta T = T_2 - T_1 — разница температур между датчиками (T_1 и T_2 — температуры потока до и после нагревателя).

Тепло к потоку в калориметрических расходомерах подводят обычно электронагревателями, для которых

q_t = 0,24 I^2 R,

где I — сила тока через нагревательный элемент;

R — электрическое сопротивление нагревателя.

На основе этих уравнений статическая характеристика преобразования, которая связывает перепад температур на сенсорах с массовым расходом, приобретёт вид:

 Q_M = \frac {0,24 I R}{k_0 c_p \Delta T}.

Термоанемометрические расходомеры

Конструкция термоанемометрического расходомера: 1 — датчик температуры нагревательного элемента; 2 — нагревательный элемент; 3 — датчик температуры потока.

Принцип работы термометрического анемометра связан с использованием конвекционного переноса тепла подвижной средой от нагретой поверхности. Чувствительным элементом такого анемометра является нагретая проволока или поверхность, обычно из платины или вольфрама. Подогрев элемента обычно осуществляется постоянным током, проходящим через него с поддержанием постоянной температуры элемента. Иногда можно встретить конструкции с непрямым подогревом измерительной проволоки. Для определения скорости потока в приборе измеряется конвекционный перенос тепла от проволоки, который является функцией от скорости движения среды, омывающей элемент.

Обычно проволока промышленных термоанемометров для измерений в газовых потоках имеет 4-10 мкм в диаметре и длину 1 мм. Другой конструкцией является поверхностный чувствительный элемент с подкладкой из жаростойкого стекла с напылённым покрытием или фольгой из платины.

Уравнение теплового баланса на нагревателе можно записать в виде:

I^2R_W = h A_W \Delta T,

где

I — сила электрического тока, проходящего через нагревательный элемент;
R_W — электрическое сопротивление нагревательного элемента;
h — коэффициент теплообмена нагревательного элемента;
A_W — площадь поверхности нагревателя, омываемая подвижной средой;
\Delta T = T_1 - T_2 — разница температур нагревателя и среды.

Так как сопротивление R_W нагревателя зависит от температуры

R_W = R_c [1 + \alpha (T_1 - T^c_1)],

где

\alpha — Температурный коэффициент электрического сопротивления;
R_c — величина электрического сопротивления при температуре калибровки;
T^c_1 — температура калибровки.

Коэффициент теплообмена h является функцией скорости потока V и может быть описан эмпирической зависимостью:

V = a + b V^c,

где: a, b, c — постоянные, определяемые при калибровке датчика (c = 0,5). На основе записанных уравнений можно определить скорость потока, а значит и расхода:

V = \left( \left[ \frac{I^2 R_c [1 + \alpha (T_1 - T^c_1)]}{A_W \Delta T} - a \right] / b \right)^{\frac {1}{c}}

К преимуществам термоанемометрического метода измерения относятся высокая чувствительность, высокое быстродействие, простота конструкции. Недостатки: достоверная работа возможна только в чистых потоках с неизменными теплофизическими характеристиками и необходимость очищения элемента от загрязнений.

См. также

Литература

  • Пістун Є. П., Лесовой Л. В. Нормування витратомірів змінного перепаду тиску. — Львів: Видавництво ЗАТ «Інститут енергоаудиту та обліку енергоносіїв», 2006. — 576 с. ISBN 966-553-541-2
  • А. К. Бабіченко, В. И. Тошинський та ін. Промислові засоби автоматизації. Ч.1. Вимірювальні пристої. — Х. ООО «Роми», 2001.

Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Тепловой расходомер" в других словарях:

  • тепловой расходомер — Расходомер жидкости (газа), принцип действия которого основан на зависимости эффекта теплового воздействия на поток или тело, обтекаемое потоком, от массовой скорости или расхода жидкости (газа). [ГОСТ 15528 86] Тематики измерение расхода… …   Справочник технического переводчика

  • Тепловой расходомер — 140. Тепловой расходомер D. Thermisches Durchflußmeßgerät E. Thermal flowmeter F. Débitmètre thermique Расходомер жидкости (газа), принцип действия которого основан на зависимости эффекта теплового воздействия на поток или тело, обтекаемое… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • расходомер — прибор для определения расхода газа, жидкости или сыпучих материалов. Различают расходомеры индукционные (измеряют электродвижущую силу, наводимую в потоке вещества магнитным полем), тепловые (учитывают интенсивность теплообмена в потоке),… …   Энциклопедия техники

  • РАСХОДОМЕР — прибор для измерений расхода газа, жидкостей и сыпучих материалов. Различают Р. индукц., тепловые, массовые, вертушечные и др. Индукционный Р., измеряющий расход жидкости по значению эдс, наводимой в потоке жидкости, текущей в магнитном поле, к… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • калориметрический расходомер — Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости изменения среднемассовой температуры потока, возникающего при тепловом воздействии на него внешнего источника, от массового расхода жидкости (газа). [ГОСТ 15528 86] Тематики… …   Справочник технического переводчика

  • термоанемометрический расходомер — Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости между количеством тепла, теряемого нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовой скоростью струи, обтекающей его. [ГОСТ 15528 86] Тематики измерение расхода жидкости и газа …   Справочник технического переводчика

  • термоконвективный расходомер — Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости приращения температуры, возникающего в результате изменения интенсивности теплообмена при нагреве пли охлаждении потока источником энергии, расположенным снаружи трубы, от… …   Справочник технического переводчика

  • Калориметрический расходомер — 141. Калориметрический расходомер Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости изменения среднемассовой температуры потока, возникающего при тепловом воздействии на него внешнего источника, от массового расхода жидкости… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Термоанемометрический расходомер — 143. Термоанемометрический расходомер Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости между количеством тепла, теряемого нагреваемым телом, помещенным в поток, и массовой скоростью струи, обтекающей его Источник: ГОСТ 15528… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Термоконвективный расходомер — 142. Термоконвективный расходомер Тепловой расходомер, принцип действия которого основан на зависимости приращения температуры, возникающего в результате изменения интенсивности теплообмена при нагреве или охлаждении потока источником энергии,… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»