Способ измерения расхода воздушной смеси

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIo3 Советскнк

Социалистических

Республик ()992927 (61) Дополнительное к авт. свкд-ву (22) Заявлено 0 3. 09. 81 (21 ) 3332111/24-06

Р1 М g+ з с присоединением заявки М2 (23) Приоритет

23 М 5/10

G 01 F 5/00

Государственный комитет

СССР но деиам мзобретений и открытий (%3) УДК 621.182

° 261(088.8) - Опубликовано 30.0 1.8 3. Бюллетень Йо 4

Дата опубликования описания 30. 01. 83

Ю.Л. Курбатов, Г.Г. Пятышкин, С.М. Николаев, A.Ä."ÌàðKèH, В.И. Илющенко, В.П. Следов, A.È. Пикалов и В. В. Гурин

/ 4

/ . А.

3Донецкий ордена Трудового Красного Зна ащ"- .. политехнический и нститут (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ВОЗДУШНОЙ

CMECH

Изобретение относится к способам измерения расхода газовых смесей и может найти применение в теплоэнергетике и в металлургической проьаашленности при регулировании качества сжигания топлива в рекуперативных нагревательных колодцах.

Подача воздуха для сжигания топлива в рекуперативных нагревательных колодцах с одной верхней горелкой осуществляется путем подачи компрессорного воздуха в эжектирующее устройство и. эжектирование воздуха через керамический рекуператор, Причем. компрессорный воздух предварительно подогревается, проходя через металлический рекуператор. Измерение расхода воздуха поступающего в ячейкуосуществляется по величине расхода компрессорного (эжектирующего ) воздуха и по коэф-. фициенту эжекции эжектирующего устройства, величина которого принята постоянной.

Изнестен способ измерения расхода дымовых газов в боровах мартеновских печей с помощью керамической трубы Вентури, располагаемой вблизи дымовой трубы. Используя извест.— ный способ, можно измерить расход воздуха, проходящего через керамический рекуператор по разности величин давлений, измеренных перед вхо» дом в трубу и ее узким сечением (1 ).

Недостатком этого способа является отсутствие достаточно прямолинейных участков в системе эжекции рекуператинного воздуха для установки трубы Вентури, большие колебания температуры рекуператора и собственно температуры воздуха, от которой зависят расходные коэффициенты. Установка трубы Вентури в потоке эжектируемого воздуха увеличивает аэродинамическое сопротивление и исключает ее применение на колодцах такого типа.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения расхода ноздушной смеси, образуемой путем смешения эжектирующего и эжектируемого, заключающийся н измерении расхода эжектирующего воздуха сужающим устройством с дифманометром.

Сущность этого способа заключается н том, что весь расход воздуха подаваемого н рабочее пространство колодца не измеряют непосредственно.

Величину полного расхода воздуха определяют косвенно, увеличивая нз992927

1 меренный расход эжектирующего воздуха в определенное количество раз, равное величине коэффициента эжекции. При этом величина коэффициента эжекции для данной конструкции эжектора принята постоянной величиной (23. 5

° Недостаток этого способа измерения расхода воздушной. смеси состоит в -низкой точности, обусловленной тем, что коэффициент эжекции не является постоянной величиной при различных температурных режимах в процессе цикла нагрева металла. В связи с тем, что происходят большие колебания физических характеристик компрессорного. воздуха (изменяются

его расход, температура ), а также расход рекуперативного воздуха, характеристики которого зависят от состояния и температуры рекуператора, действительный расход воздуха в значительной степени отличается от теоретического и требует корректировки по анализу дымовых газов.

Цель изобретения — повышение точности, измерения расхода воздушной смеси, образуемой путем смешения эжектирующего и эжектируемого воздуха.

Укаэанная цель Достигается тем, что измеряют температуру эжектирующего, эжектируемого воздуха и воз- 30 душной смеси, определяют по известным зависимостям плотность эжектирующего воздуха и воздушной смеси, а также теплоемкость эжектирующего, эжектируемого воздуха и воздушной смеси при измеренных температурах и расход воздушной смеси определяют по формуле у с -с„1„ (= Ч вЂ” 1+

УЗ cc tt 3

40 где Чо- расход эжектирующего воздуха; 45 р — плотность эжектирующего возо духа;

p3 — плотность воздушной смеси;

С1 — теплоемкость эжектирующего воздуха;

С2 — теплоемкость эжектируемого воздуха;

С3- теплоемкость воздушной смеси; температура эжектирующего воздуха;

t<- температура эжектируемого воздуха; температура воздушной смеси, .60

На фиг. 1 приведена схема расположения измерительных устройств для измерения необходимых параметров; на фиг. 2 — зависимости плотности р и теплоемкости С от температуры. 65

На трубопроводе 1 эжектирующего воздуха установлена диафрагма 2 для измерения расхода воздуха и дифианометр 3. Эжектирующий воздух проходит через металлический рекупера-. тор 4, и подсасывает эжектируемый воздух из коробчатого сечения 5.

Воздушная смесь поступает в смесите-. льный диффузор 6. Температура эжектирующего воздуха измеряется термопарой 7, эжектируемого - термопарой 8 и воздушной смеси — термопарой .9.

Измерение расхода воздушной смеси, образуемой путем смешения эжектирующего и эжектируемого воздуха осуществляется следующим образом.

Масса m< эжектирующего воздуха является известной величиной. Кроме того имеется информация о температурах t<, t, t 3 ñooòâåòñòâåíío эжектирующего, эжектируемого и смешанного воздуха.

При рассмотрении баЛанса массы m и энергии (энтальпии Я, ) можно записать систему уравнений

Я1+ my« fll y

2. З (1) масса эжектируемого воздуха; масса смешанного воздуха; энтальпия эжектирующего воздухау энтальпия эжектируемого воздуха; энтальпия смешанного воздуха. принять, что где m>m

3

32 з

Если

П 1с t,(I «1,2 3), 1. а коэффициент эжекции u = m2/m,, тогда (1) примет вид

+ " = 3/п1

c„t + uc>t>«(m /m )сзйЗ (2) тогда масса воздушной смеси

m «m1(! + u) (4)

Если учесть то обстоятельство, что измеряется объемный расход воздуха, а расход сжатого Vo измеряется до его поступления в металлический рекуператор при температуре с О и плотности р, то окончательная формула для ойределения расхода воздушной смеси имеет вид

Уо 0 3 3

V =V — (1+v)=V — 1+ (Б) Рз рь га з з где с t - теплоемкость и температура в соответствующих потоках воздуха.

После преобразований, получим I

u — (c t>-. с t )/(с t -. сзади), (3)

1 1

9929 27

Формула изобретения

Способ измерения расхода воздушной смеси, образуемой путем смешения эжектирующего и заектируемого воздуха, заключающийся в измерении расхода эмектирующего воздуха сужающкм устройством с дкфманометром, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют температуру эжекткрующего, эжек тируемого воздуха и воздушной-сме си, определяют по известным зависимостям плотность эжектирующего воздуха и воздушной смеси, а также

Таким образом, для измерения расхода воздушной смеси, измеряют температуру зжектирующего, эжектнруемого воздуха и воздушной смеси, определяют по известным зависимостям (фнг.2) плотность эжектнрующего воздуха к возвоздушной смеси при измерениях температуры и определяют расход воздушной смеси по вышеприведенной формуле.

Измерение расхода воздушной смеси, образуемой путем смешения эжекткрую«. 1О щего ее эжектируемого воздуха,по вышеприведенной формуле повышает точ-::. ность измерения, так как прн измерении учитываются зависимость теплофизических свойств воздуха (плот- 15 ность и теплоемкость} от температуры. теплоемкость эжектирующего, эжектируемого воздуха н воздушной смеси прн измеренных температурах, расход воздушной смеси определяют по формуле о 33

ep p са t ) где М„- расход эжектирующего воздухау

p - плотность эжектирующего воздухар

9 - плотность воздушной смеси с„ - теплоемкость эжектирующего воэдухау

С - теплоемкость эжектируемого воздухау

C — теплоемкость воздушной смеси

Ф1 — температура эжектирующего воздухау

t — температура эжектируемого воздухами

4y - температура воздушной смеск.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Курочкин Б.Н. Теплотехнические испытания мартеновских печей. Н., "Металлургия",.1972, с. 127-128.

2. Каганов В.10. н др. Автоматизация металлургических печей. И., "Металлургия", 1975, с. 328-338.

9929?7

075

0,59

105

0,25 Риз,2

Составитель И. Аксенов

Редактор Е. Кинив Техред С.Мигунова

Корректор pl. Бокшан

Заказ 428/49 Тираж 581 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

l.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4