Термоконвективные расходомеры

Термоконвективными называются тепловые расходомеры, у которых и нагреватель, и термопреобразователь (термопара) располагаются снаружи трубопровода (рис. 88, б). Это существенно повышает эксплуатационную надежность расходомеров и делает их удобными для применения. Передача теплоты от нагревателя к измеряемому веществу осуществляется через стенку трубы за счет конвекции.

Термоконвективные расходомеры, у которых нагреватель совмещен с термопреобразователями, обладают меньшей инерционностью.

В схеме (рис. 88, в) нагреватель состоит из двух секций, являющихся одновременно терморезисторами и , включенными в мостовую схему с терморезисторами и . Они нагреваются током от стабилизированного источника напряжения ИПС. При отсутствии расхода среды распределение температур в стенке трубопровода представляет симметричная кривая / (рис. 88, г). При этом и равны и мост находится в равновесии. С появлением расхода среды температура и сопротивление становятся меньше температуры и сопротивления , а распределение температур соответствует кривой 2. С ростом расхода среды возрастает разность температур — , увеличивается разность потенциалов в точках и , измеряемая прибором 3, шкала которого отградуирована в единицах расхода.

Примечание

В термоконвективных микрорасходомерах обычно применяют термометры сопротивления (медные, никелевые). В остальных типах термоконвективных расходомеров применяют термобатареи (последовательно соединенные медь-константановые или хромель-копелевые термопары) с числом спаев 8...30. Спаи термобатареи располагают в местах измерения температур и , и таким образом получаемая ТЭДС (1...10 мВ) соответствует разности температур . Спаи должны быть электрически изолированы от стенки трубы и в то же время их температура должна соответствовать температурам стенки. Для изоляции служат синтетические смолы и цемент. Сами же спаи и термоэлектроды должны иметь минимальные размеры.

Термоанемометры

Действие термоанемометров (рис. 89) основано на зависимости между потерей теплоты непрерывно нагреваемого тела (элемента), погруженного в поток, и скоростью газа (или жидкости). Поток газа или жидкости, обтекающий электрически обогреваемый чувствительный элемент, охлаждает его. При постоянной мощности нагревания температура чувствительного элемента (а при постоянной температуре — потребляемая им мощность) является мерой скорости потока.

Достоинства: большой диапазон скоростей, высокое быстродействие, позволяющее измерять скорости, изменяющиеся с частотой в несколько тысяч герц.

Недостатки: хрупкость первичных преобразователей вследствие динамических нагрузок и высокой температуры нагревания.

Первичные преобразователи термоанемометров делятся на полупроводниковые (термисторы) и металлические, которые в свою очередь подразделяются на проволочные и пленочные.

Чувствительный элемент проволочного преобразователя — тонкая и обычно короткая проволочка (термонить) из платины, вольфрама, никеля. Наибольшую температуру нагревания проволочки (до 1000 °С) допускает платина, а вольфрамовая проволочка допускает нагревание до 600 °С.

Рис. 89. Термоанемометр:

/ — проволочный нагревательный элемент; 2 — трубопровод