Учебное пособие Нижний Новгород 2015 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное

Калориметрические и термоконвективные расходомеры

Работа калориметрических расходомеров основана на нагреве жидкости или газа внешним источником энергии и создании в результате этого разности температур, зависящей от скорости исследуемого потока.

Количество теплоты Q, Вт, переданное нагревателем потоку составляет
Q  kGc_р (t₂  t₁ ) , (5.23)

где k – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения темпера- тур по сечению трубопровода и перевода единиц измерения физических вели- чин; G – массовый расход жидкости, кг/ч; c_р – изобарная теплоемкость вещест- ва, кДж/(кг·°C); t₁, t₂ – температура до и после нагревателя, °C.

Количество теплоты, отданное электронагревателем Q, Вт, составляет
Q  0,24I ² R , (5.24)
где I – сила тока, А; R – активное сопротивление нагревателя, Ом.
Уравнение для определения массового расхода через расходомер без уче- та потерь теплоты в окружающую среду имеет вид
0,24I ² R
G  . (5.25)
kc(t₂  t₁ )
Рассмотрим принципиальную схему работы калориметрического расходо- мера (рис. 5.14, а). Датчик расходомера представляет собой нагреватель 3 с дву- мя установленными до и после него датчиками температуры. Исследуемое веще- ство нагревается нагревателем 3, величина мощности нагрева электронагревате- ля является постоянной и известной величиной. Приведенная схема позволяет сразу градуировать расходомер по разности температур теплоносителя.
Относительная погрешность измерений калориметрическими расходоме- рами составляет примерно ±0,5…1 %.
Аналогичный принцип работы имеют термоконвективные расходомеры (рис. 5.14, б), отличающиеся тем, что датчики температуры и нагреватель нахо- дятся снаружи трубопровода. Отсутствие контакта со средой повышает надеж- ность данных расходомеров при измерении расходов агрессивных веществ.

Рис. 5.14. Принципиальные схемы расходомеров (а – калориметрических; б – термо- конвективных): 1, 2 – термометры сопротивления; 3 – электрический нагреватель; 4 – изме- рительный прибор; 5 – источник электрической энергии

13.