Тепловые расходомеры
Эти расходомеры могут применяться при измерении небольших расходов любых сред, но особенно перспективны для измерения расхода очень вязких материалов (фруктовых начинки, пасты и т.п.).
Принцип действия основан на использовании зависимости эффекта теплового воздействия на поток вещества от массового раскола этого вещества. В общем случае, поток теплоты, передаваемый потоку вещества (θ, Вт),
θ с = Qм Cср Dt,
где Qм – массовый расход среды, кг/с; Cср – удельная теплоемкость среды при постоянном давлении, Дж/(кг.К); Dt – разность средних значений температуры потока до и после нагревателей, К.
При постоянстве θс и Сср величина Dt однозначно связана со значением массового расхода Qм.
Тепловые расходомеры могут выполняться по трем основным принципиальным схемам:
- калориметрические, когда поток нагревается или охлаждается внешним источником энергии, создающим в потоке разность температур;
- теплового слоя - создается разность температур с двух сторон пограничного слоя;
- термоанемометрические - используется зависимость между количеством теплоты, теряемой непрерывно нагреваемым телом, помещенным в поток и массовым расходом вещества.
Для упруго-вязких пластичных веществ (опара, тесто и многие другие пищевые продукты) предпочтительна последняя схема.
Чувствительными элементами термоанемометрического теплового расходомера теста являются резисторы R1 и R2, наматываемые на стенке трубопровода на некотором расстоянии друг от друга. Манганиновые резисторы R3 и R4 создают мостовую схему, питаемую от источника напряжения Uпит. Тесто, проходя по трубе, теряет часть тепла пропорционально расходу, возникает сигнал разбаланса, также пропорциональный расходу, который подается на ЭУ, где усиливается и управляет вращением двигателя РД, который перемещает движок резистора Rp, изменяет напряжение питания, пока разбаланс в измерительной диагонали моста не станет равным заданному. Расход можно измерять по показаниям амперметра, ваттметра или по положению движка Rp (см. рис.2.23).
Рис.2.23. Принципиальная электрическая схема
термоанемометрического теплового расходомера
Точность измерения расхода вязких продуктов 2-2,5%.
Широко распространена практика измерения расхода газов с помощью термоанемометров. Расходомер простейшей конструкции состоит из двух одинаковых по размерам термодатчиков (ТПС). Один датчик измеряет температуру газа, а другой нагревается проходящим через него током. Температура нагретого датчика поддерживается выше температуры газа на постоянную величину. При обдуве датчика потоком газа, датчик охлаждается в соответствии с приведенными выше формулами.
Основные достоинства:
- производится измерение массового расхода, причем в одной точке;
- большой динамический диапазон (для газа 100:1);
- потери давления пренебрежимо малы
Основные недостатки:
- необходимо проводить калибровку;
- следует учитывать тепловые характеристики газа;
- требует больших прямых участков трубопровода или установки выпрямителя потока;
- точность измерения зависит от содержания влаги в анализируемом газе.