Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов

Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРШНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГОРШИХ ГАЗОВj содержащее блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связаийыми с входом системы автс 1атйческого регулирования теплового потока, выход которой соединён с источником тепла, о т л ичающееся тем, что, с целью уменьшения погреовости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, соединенные с изотерФтческим блоком (Л через тепловой мост, выполненный в виде стержней, примем верхние и нижние пластины попарно связаны между .собой без зазора через преобразователи теплового потока

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕС(ВЕРЛИН

А ((9) (1!) 4.(5 () ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делам изОБРетений и отнРытий

ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н ABTDPCKOMY СВИДатиЛьетву (21) 3733450/24 25 (22) 14.05.84 (46) 07.06.85. Бюл. У 21 (72) В.И. Соловьев, С.Г. Шуринов, И.В. Яковлева и В.А. Рыков (71) Ленинградский технологический институт холодильной промышленности (53) 536.275(088.8) (56) 1. Иикина В.Д. ° Олейник Б.Н.

Труды метрологических институтов

СССР. 1969, вып, 111, с, 62-65.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3553676/18-25, кл. G 01 Б 25/32> 1983 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОТЫ СГОРАНИЯ ГОРЮЧИХ .ГАЗОВ, содержащее блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатИческую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочнья узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой мост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом . системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой сое- . динен с источником тепла, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения ногреыиости измерения, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатическ зй оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены металлические пластины, соединенные с изотермическим блоком через тепловой мост, выполненный в виде стержней, причем верхние и нижние пластины попарно связаны между .собой без зазора через преобразователи теплового потока.

М 11602

Изобретение относится к теплофизическим измерениям свойств веществ, в частности теплоты сгорания газообразного топлива, и может быть использовано в теплоэнергетике, в различных отраслях промышленности, использующих теплоту сгорания газов, а также при научных"исследованиях.

Известно устройство для измерения теплоты сгорания горючих газов, со- !О держащее адиабатическую оболочку, внутри которой расположена замкнутая измерительная ячейка с газогорелочным узлом, окруженная жидкостной ванной и снабженная патрубками подвода горючего газа и окислителя, при этом жидкостная ванна снабжена датчиками температуры (1).

Основным недостатком этого устройства является невозможность осу- 20 ществления непрерывного процесса измерения теплоты сгорания газа. Кроме того, сложность, трудоемкость и значительная длительность цикла измерения (порядка 4-6 ч на одно измерение) 25 существенно ограничивают область его применения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для непрерывного измерения З0 теплоты сгорания горючих газов, содержащее адиабатическую оболочку, внутри которой установлены сравнительная ячейка с источником тепла, измерительная ячейка с газогорелоч- 35 ным узлом, охваченным рекуперативным теплообменником поверхностного типа и датчиками температуры, расположенными в местах входа горючего газа, окислителя и выхода продуктов сгорания, 40 тепловой мост, выполненный в виде оболочки, изотермический блок, выполненный в виде замкнутой камеры -и находящийся в контакте с ячейками через тепловой иост, преобразователи теп- 45 лового потока, соединенные без зазоров с боковыми поверхностями измерительной и сравнительной ячеек и связанные электрически с входом системы автоматического регулирования тепло- 50 вого потока, выход которой соединен с источником тепла. Кроме того, устройство имеет блок подготовки и подачи рабочей смеси к измеритель.ной ячейке $2). 55

Основным недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от пространст94 2 венной неоднородности температурных полей ячеек при калибровке и рабочем измерении, обусловленной различиями в природе источников тепла, конструктивными неоднородностями и т.д.

Величина такой погрешности может находиться на уровне порядка 4 .

Цель изобретения — уменьшение погрешности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для нецрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов, содержащем блок подготовки и подачи газа с окислителем, адиабатическую оболочку с установленными в ней сравнительной ячейкой с источником тепла, измерительной ячейкой, газогорелочным узлом, изотермическим блоком, находящимся в контакте с ячейками через тепловой иост, и преобразователями теплового потока, электрически связанными с входом системы автоматического регулирования теплового потока, выход которой соединен с источником тепла, боковые поверхности измерительной и сравнительной ячеек находятся в контакте с адиабатической оболочкой, а на их торцовых поверхностях установлены м таллические пластины, соединенные с изотермическим блоком через тепловой иост, выполненный в виде стержней., причем верхние и нижние пластины .попарно связаны между собой беэ зазора через преобразователи теплового потока.

Пред,пагаемое конструктивное исполнение устройства позволяет адиабатизировать боковые поверхности-ячеек и обеспечить тем самым независимость процесса измерения от распределения температурного поля по боковым поверхностям ячеек как при калибровке, так и при рабОчем измерении, Возникающие при этом торцовые тепловые потоки от внутренних источни-. ков тепла частично отводятся через

:тепловой мост на иэотермический блок, а частично через металлические пластины на тепломеры, причем в местах установки тепломеров тепловое поле выравнивается и становится изотермическим. Для компенсации теплоты, вы-, деляющейся в измерительной ячейке, служат два независимых источника тепс. ла, установленных в сравнительной ячейке. Каждый из них связан через систему автоматического регулирования

4 4 массивную пластину с толщиной порядка 10-15 мм. Размеры металлической пластины определяются, исходя из условий йзотермической поверхности в местах соединения с тепломерами.

Размеры и тепловое сопротивление тепловых мостов определяется расчет- . ным путем, исходя из требуемой величины перегрева ячеек.

Измерительная н сравнительная ячейки конструктивно выполняются s виде двух одинаковых цилиндрических камер из материала с антикоррозийными свойствами с толщиной стенки 0 53 мм. Газогорелочный узел состоит из системы дистанционного поджига рабочей смеси и газовой горелки. Электронагреватели выполняются из высокоом" ного жаростойкого материала и располагаются в верхней и нижней части сравнительной ячейки. В качестве системы САРТП можно использовать серийно выпускаемый.ВРТ-З.

Блок подготовки и подачи газа с окислителем конструктивно и Функцио- . нально аналогичен применяемым в водяных калорнметрах и состоит, как правило, из газового счетчика, регулятора.давления, водяных теплообменников и водяного термостата (не показаны). Адиабатическая оболочка выполняется из материала с низким значением теплоправодности (порядка 0,05 Вт/мК).

Работает устройство следующим ббразом.

Исследуемый горючий газ и окисли.тель непрерывно подают в блок 14 откуда рабочая смесь с постоянным расходом, давлением, температурой и влажностью направляется по,патрубку

15 в измерительную ячейку. 7, где с помощью газогорелочного узла 17 осуществляется процесс полного сжигания газа с выделением теплоты Q после чего продукты сгорания охлаждаются в ячейке примерно до температуры входа рабочей смеси и. выбрасываются в атмосферу через патрубок 16.

3 116029 теплового потока (САРТП) с батареей тепломеров. Такая схема компенсации йозволяет изменить не только суммарную тепловую мощность сравнительной ячейки, но и создать различные распределения тепловых потоков по ее внутренней поверхности, что является необходимым условием работоспособности устройства.

На чертеже представлено предлагае- 16 мое устроиство, общий вид.

Устройство для непрерывного измерения теплоты сгорания горючих газов содержит замкнутый жесткий каркас 1 с ребрами,2 воздушного ох" д лаждения, который соединен с тепловыделяющими.спаями полупроводниковой термобатареи 3, теплопоглощающие спаи которой в свою очередь находятся в хорошем тепловом контакте с 26 массивным изотермическим блоком 4.

К последнему нрисоединен тепловой мост в виде стержней 5, связанных с металлическими пластинами 6, установленными на торцовых .поверхностях у измерительной 7 и сравнительной 8 ячеек. Противолежащие металлические пластины измерительной и сравнительной ячеек соединены попарно между собой без зазоров через тепломеры 9, электрически связанные с САРТП 10 и

САРТП 11, выход которых электрически соединен о источником тепла электронагревателями 12 и 13, установленными в сравнигельной ячейке 8. Измерительная ячейка в своей нижней части соединена с блоком 14 подготовки и подачи газа с окислителем с. помощью патрубка 15 подвОда рабочей смеси, а в верхней части снабжена патрубком 16 отвода продуктов сгорания. Внутри измерительной ячейки раеположеь газогорелочный узел 17. Свободное пространство внутри каркаса занято иэотермической оболочкой 18.

Термоэлектрические батареи и тепломеры устанавливают так, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт в местах соединения. В качестве термоэлектрических батарей допускается использовать любые из серийно выпускаемых модулей, например, типа

"Селен" С1-16, С2-7 и т,д. Общее количество тепломеров определяется из допустимой. тепловой нагрузки.

Изотермический блок выполнен из материала с высокой теплопроводностью например меди, и представляет собой

Одновременно с появлением тепловых потоков между ячейками на входы

САРТП 10 и. 11 поступают электрические сигналы, пропорциональные соответствующим тепловым потокам, пронизывающим тепломеры, после чего САРТП включают в работу электрические нагреватели 12 и 13 и регулируют их работу таким образом, чтобы электрический сигнал с тепломеров практичесФ ки стал равным нулю. Тогда искомая величина Q„ определяется суммарной мощностью электронагревателей.

Предлагаемое устройство позволяет уменьщить. фэгре@нЬМь непрерывного .У " Я

/41

АюР

Фазою

Лаа7

А/и Род ти сгорания

ЬО 4 измерения теплоты сгорания горючих газов благодаря устранению погрешности, вызванной пространственной неоднократностью температурных

5 полей ячеек при калибровке и рабочем измерении.

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4