Измеритель потока массы
MASS FLOW METER

Предполагаемое изобретение относится к области метрологии, связанной с измерениями расхода и скоростей жидкостей и газов тепловыми методами.
Наиболее близким по технической сути является калориметрический расходомер (см. Кремлевский П.П. «Расходомеры и счетчики количества», Л. «Машиностроение», 1989 г, стр. 375-380).Однако характеристика этого прибора неудобна тем, что одному и тому же значению результата измерения соответствуют два различных расхода в начале диапазона измерения.
Получение однозначной зависимости результатов измерений от расхода возможно по способу, предложенному мною в патенте России №2232379 от 05.08.2002 г. И хотя описанный там процесс измерения происходит при охлаждении измеряемой среды, закономерность теплообмена будет аналогичной и при ее нагревании.
Схематическое изображение измерителя показано на фиг. 1, где обозначены основные элементы: 1 - измерительный канал, 2 - нагреватель, 3 - датчики температуры, 4 - контрольный участок газопровода, 5 - боковые отверстия.
n
0
1
2
2
0
1
0
2
0
1
0
0
Электрический ток I, проходя по нихромовой ленте нагревателя, вызывает выделение ею теплоты мощностью Р. В результате создается разность температур Δt между точками контроля t, t, и t, в которых находятся головки двух или более дифференциальных термопар, соединенных последовательно. Эта разность температур складывается из двух, между t, t и t, t, т.е. Δt=(t-t)+(t-t). Одновременно возникают и тепловые потери через теплоизолятор канала мощностью Р.
Согласно указанному выше способу расчет величины потока массы G через измерительный канал производится по формуле:
п
0
р
G=k(Р-Р)/сΔt кг/с, где
п
p
k - коэффициент, определяемый при калибровке на пределе измерения; c-удельная теплоемкость измеряемой среды.
р
0
н
0
1
0
2
2
В случае поддержания Δt на постоянном уровне независимо от величины потока имеем с Δt=Const. Тогда поток G будет определяться только разностью (Р-Р). А поскольку Р=I R, то поддержание Δt на постоянном уровне достигается изменением силы тока, соответствующем изменениям потока. При прекращении  движения потока, когда G=0, силу тока I следует установить такой, чтобы Р=Р, тогда и числитель формулы будет нулевым. И напряжение U в этом случае будет соответствовать Р. А напряжение U, соответствующее ср Δt=Const, будет постоянным.
На графике результатов испытаний действующего макета, фиг. 2, видна зависимость ΔР от величины потока массы воздуха. Испытания макета показали, что процесс точного измерения начинается от 0,01% предела измерения.
Поскольку непосредственное измерение происходит в измерительном канале, то величина потока, обтекающего канал снаружи, будет пропорциональна отношению площадей сечений наружного и внутреннего потоков. Общий же поток массы по контрольному участку газопровода будет суммой этих двух потоков.
Разумеется, калибровка и поверка должны производиться по общему, суммарному потоку. Оптимальное отношение площадей указанных сечений, а также диаметры боковых отверстий устанавливаются экспериментально.