Tepelný průtokoměr

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 25. února 2021; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Tepelný průtokoměr je průtokoměr , který využívá efektu přenosu tepla z ohřátého tělesa pohybujícím se médiem k měření průtoku kapaliny nebo plynu .

Existují kalorimetrické a horkovodičové měřiče.

Kalorimetrické průtokoměry

U kalorimetrických průtokoměrů je průtok ohříván nebo chlazen externím zdrojem tepla, čímž vzniká teplotní rozdíl v průtoku, kterým je průtok určen.

Pokud zanedbáme tepelné ztráty z proudění stěnami potrubí do okolí, pak rovnice tepelné bilance mezi teplem generovaným ohřívačem a teplem předávaným do proudění má tvar:

q_{t}=k_{0}Q_{M}c_{p}\Delta T,

kde je korekční faktor pro nerovnoměrné rozložení teploty po průřezu potrubí; $k_{0}$

Q_{M}

— hmotnostní tok v toku;

c_p

- měrná tepelná kapacita (pro plyn - při konstantním tlaku);

{\displaystyle \Delta T=T_{2}-T_{1))

— teplotní rozdíl mezi čidly ( a — výstupní teploty před a za ohřívačem).

T_{1}

T_{2}

Teplo je obvykle dodáváno do průtoku v kalorimetrických průtokoměrech elektrickými ohřívači, u kterých

q_{t}=0,24I^{2}R,

kde I je proud topným článkem;

R je elektrický odpor ohřívače.

Na základě těchto rovnic bude mít statická převodní charakteristika, která dává do vztahu teplotní rozdíl mezi snímači a hmotnostní průtok, tvar:

Q_{M}={\frac {0,24I^{2}R}{k_{0}c_{p}\Delta T)).

Měřiče horkého drátu

Princip činnosti termometrického anemometru je spojen s využitím konvekčního přenosu tepla pohybujícím se médiem z ohřívaného povrchu. Snímacím prvkem takového anemometru je vyhřívaný drát nebo povrch, obvykle platina nebo wolfram . Ohřev prvku se obvykle provádí stejnosměrným proudem , který jím prochází při zachování stálé teploty prvku. Někdy se můžete setkat s provedeními s nepřímým ohřevem měřicího drátu. Pro stanovení rychlosti proudění zařízení měří přenos tepla prouděním z drátu, který je funkcí rychlosti média obklopujícího prvek.

Drát průmyslových anemometrů s horkým drátem pro měření proudění plynu má obvykle průměr 4-10 mikronů a délku 1 mm. Dalším provedením je povrchový snímací prvek vyložený žáruvzdorným stříkaným sklem nebo platinovou fólií .

Rovnici tepelné bilance na ohřívači lze zapsat jako:

I^{2}R_{W}=hA_{W}\Delta T,

kde

já

- síla elektrického proudu procházejícího topným článkem;

R_{W}

je elektrický odpor topného článku;

h

je součinitel prostupu tepla topného článku;

A_{W}

je plocha ohřívače omývaná pohybujícím se médiem;

{\displaystyle \Delta T=T_{1}-T_{2))

je teplotní rozdíl mezi ohřívačem a médiem.

Protože odpor ohřívače závisí na teplotě $R_{W}$

R_{W}=R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})],

kde

\alpha

— teplotní koeficient elektrického odporu ;

R_{c}

je hodnota elektrického odporu při kalibrační teplotě;

{\displaystyle T_{1}^{c))

je kalibrační teplota.

Součinitel prostupu tepla h je funkcí rychlosti proudění V a lze jej popsat empirickým vztahem:

h=a+bV^{c},

kde: a, b, c jsou konstanty určené při kalibraci snímače ( c = 0,5 ). Na základě zapsaných rovnic je možné určit průtok, a tím i průtok:

V=\left(\left[{\frac {I^{2}R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})]}{A_{W }\Delta T}}-a\vpravo]/b\vpravo)^{\frac {1}{c}}

Mezi výhody metody měření horkým drátem patří vysoká citlivost, vysoká rychlost a jednoduchost konstrukce. Nevýhody: spolehlivý provoz je možný pouze v čistých tocích s nezměněnými tepelnými charakteristikami a nutností vyčistit prvek od znečištění.

Viz také

Označte průtokoměry

Literatura

Pistun E. P., Lesovoy L.V. Normace vitratomie při změně tlaku. - Lvov: Institut energetického auditu a návrhu energetiky, 2006. - 576 s. ISBN 966-553-541-2
A. K. Babіchenko, V. I. Toshinsky a kol. Promislovi zasobi automatizace. Část 1. Vimiryuvalni prystoy. - H. Romi LLC, 2001.