Спосіб вимірювання споживаного тепла і пристрій для його здійснення

1 Спосіб вимірювання споживаного тепла, що полягає у перетворенні температури теплоносія в електрорушійну силу і вимірюванні струму, який проходить під її дією через вимірювальне коло, параметр якого змінюють у залежності від витрати теплоносія, який відрізняється тим, що як змінюваний параметр вимірювального кола використовують його опір, величину якого змінюють обернено пропорційно витраті теплоносія 2 Пристрій для вимірювання спожитого тепла, який містить витратомір з турбінкою, що кінематично пов'язана з зубчастим колесом, термопару для вимірювання температури теплоносія та інтегратор, який відрізняється тим, що на валу зубчастого колеса встановлений постійний магніт з можливістю взаємодії з металічним циліндром, що встановлений СПІВВІСНО з валом зубчастого колеса на підпружиненіи осі, яка пов'язана з движком кільцевого реохорда, що з'єднаний з термопарою та інтегратором О о о Винахід відноситься до галузі теплових вимірювань і може бути використаним для вимірювання тепла, що споживається з систем опалення І гарячого водопостачання Відомий спосіб вимірювання тепла, що виробляється чи споживається установкою, за витратою теплоносія і тепловмісту на вході І виході установ ки, який полягає у визначенні квадрату витрати тепла, наприклад, за допомогою мостової схеми з термометрами опору, яка живиться напругою, що пропорційна перепаду тиску на звужувальному пристрої у потоці теплоносія, і добуванні квадратного кореня з одержуваного значення (а с СРСР № 185094, G01К 17/16, 1964) 49002 Загальні ознаки способу, що заявляється і відомого вимірювання витрати І тепловмісту теплоносія Проте використання у відомому способі звужувального пристрою для вимірювання витрати теплоносія значно звужує діапазон вимірювання тепла Відомий ЛІЧИЛЬНИК тепла, який містить у собі кульковий витратомір, що обладнаний генератором ЕРС, яка живить мостову схему з термометрами опору, один з яких встановлений на вході теплообмінника, а інший - на виході (заявка Франції № 2552225, G01К 17/10, 1984) Загальні ознаки пристрою, що заявляється і відомого витратомір і генератор ЕРС Проте мостова схема має нелінійну шкалу, що ускладнює наступне перетворення сигналу, який знімається з неї Найбільш близьким до винаходу за технічною суттю є спосіб вимірювання споживаного тепла, який полягає у перетворенні температури теплоносія в ЕРС І вимірюванні струму, який проходить під її дією через вимірювальне коло, параметр якого змінюють у залежності від витрати теплоносія Вимірювальне коло являє собою трансформатор з сердечником Як змінюваний параметр вимірювального кола використовують магнітний опір сердечника трансформатора (патент Великобританії № 1589805, G01К 17/16, 1980) Загальні ознаки способу вимірювання споживаного тепла, що заявляється І відомого перетворення температури теплоносія в ЕРС і вимірювання струму, який проходить під її дією через вимірювальне коло, параметр якого змінюють у залежності від витрати теплоносія Відомий спосіб здійснюють у калориметрі за згаданим патентом Великобританії Калориметр містить у собі витратомір з турбінкою, яка кінематично пов'язана з зубчастим колесом, термопару для вимірювання температури теплоносія та Інтегратор Зубчасте колесо встановлене над сердечником трансформатора, первинна обмотка якого з'єднана з термопарою, а вторинна - через випрямляч - з інтегратором Загальні ознаки пристрою, що заявляється і відомого витратомір з турбінкою, яка кінематично пов'язана з зубчастим колесом, термопара для вимірювання температури теплоносія та інтегратор Недоліком відомого способу вимірювання споживаного тепла і калориметра, який використовується для здійснення способу, є складність вимірювального кола і низька точність вимірювання, що обумовлене великими втратами потужності корисного сигналу, що витрачається на перемагнічування зубців зубчастого колеса, наведення у ньому вихрових струмів і випрямлення вихідного сигналу, В основу винаходу поставлене завдання вдосконалити спосіб вимірювання споживаного тепла і пристрій для його здійснення таким чином, щоб змінюваний у залежності від витрати теплоносія параметр вимірювального кола безпосередньо, без проміжних перетворювань впливав на величину струму, який проходить під дією ЕРС, що виро бляється перетворювачем температури теплоносія, через інтегратор і вимірювальне коло, що дозволить спростити останнє і підвищити точність вимірювань Для цього у способі вимірювання споживаного тепла, що полягає, у перетворенні температури теплоносія в ЕРС і вимірюванні струму, який проходить під її дією через вимірювальне коло, параметр якого змінюють у залежності від витрати теплоносія, згідно з винаходом, як змінюваний параметр вимірювального кола використовують його опір, величину якого змінюють обернено пропорційно витраті теплоносія Завдяки тому, що опір вимірювального кола змінюють обернено пропорційно витраті теплоносія, струм, що проходить через нього, пропорційний величині споживаного тепла, може бути індукований в одиницях теплоти без наступних перетворень Цим досягається спрощення вимірювального кола І підвищення точності вимірювань У пристрої для здійснення цього способу, який містить у собі витратомір з турбінкою, що кінематично пов'язана з зубчастим колесом, термопару для вимірювання температури теплоносія та інтегратор, згідно з винаходом, на валі зубчастого колеса встановлений постійний магніт, який взаємодіє з металічним циліндром, що встановлений ОПІВВІСНО з валом зубчастого колеса на підпружиненій осі, яка пов'язана з движком кільцевого реохорда, з'єднаного в термопарою та інтегратором Завдяки такій конструкції, вимірювальне коло, яке містить компактний кільцевий реохорд замість громіздкого трансформатора, дозволяє значно спростити конструкцію пристрою і зменшити його габарити ШКІДЛИВІ у відомому пристрої вихрові струми, у пристрої, що заявляється, здійснюють корисну роботу чим більша їх величина, тим більше співвідношення між величиною крутячого моменту на осі металічного циліндра і силою тертя між движком і реохордом, а значить, тим більша точність перетворення витрати теплоносія в опір вимірювального кола (реохорда) і точність вимірювання витрати тепла Постійний за напрямком струм, що проходить через реохорд, не вимагає випрямлення, яке знижує рівень сигналу, що підвищує чутливість пристрою На фіг 1 схематично зображений пристрій для реалізації запропонованого способу вимірювання споживаного тепла у розрізі, на фіг 2 - вигляд А на фіг 1, на фіг 3 представлена принципова електрична схема пристрою, на фіг 4 показано розташування спаїв термопари у системі опалення (з поверненням частини тепла), на фіг 5 - те ж у системі гарячого водопостачання (без повернення тепла) Пристрій складається з витратоміра 1 (фіг 1) в турбінкою 2, яка пов'язана шестернею 3 із зубчастим колесом 4, на валі 5 якого встановлений постійний магніт 6, що взаємодіє через водонепроникну немагнітну перегородку 7 з металічним циліндром 8 жорстко встановленим СПІЗВІСНО з валом 5 зубчастого колеса 4 на підпружиненій за допомогою спіральної пружини (волоска) 9 осі 10, на якій встановлений движок 11 (фіг 2) кільцевого 49002 реохорда 12, який з'єднаний послідовно з термопарою 13 (фіг 4), інтегратором 14 та індикатором 15 миттєвого споживання тепла, що виконаний у вигляді мікроамперметра, шкала якого проградуйована в одиницях теплоти Циліндр 8 виконаний з алюмінію чи іншого металу, що має високу електропровідність Інтегратор 14 може бути виконаний у вигляді кулонометра зі шкалою , що проградуйована в одиницях теплоти У разі використання пристрою в системі опалення спаї термопари 13 встановлюють у тепловому контакті з теплоносієм на вході І виході теплообмінника 16 (фіг 4) У системі гарячого водопостачання з водозабірним краном 17 (фіг 5) гарячий спай термопари 13 встановлюють у тепловому контакті з теплоносієм, а холодний - на віддаленні від нього На КІНЦІ реохорда 12 є ізольована ділянка 18 (фіг 2) У разі відсутності витрати теплоносія волосок 9 переміщує движок 11 на цю ділянку 18, попереджуючи проходження струму через вимірювальну схему при закритому крані 17 (фіг 5) Запропонований спосіб вимірювання споживаного тепла здійснюють за допомогою описаного пристрою таким чином Турбінка 2 (фіг 2) витратоміра 1 обертається з частотою, що пропорційна витраті теплоносія Обертання через шестерню 3 передається зубчастому колесу 4 з постійним магнітом 6, магнітне ФІГ.1 поле якого через немагнітну перегородку 7, що розрахована на тиск теплоносія, перетинає циліндр 8, індукуючи у ньому електричний струм Від взаємодії магнітного поля струму циліндра 8 з полем постійного магніту 6 циліндр одержує крутячий момент, який врівноважується пружністю волоска 9 Кут повороту циліндра 8 разом з віссю 10 і движком 11 пропорційний частоті обертання магніту 6, а значить, і витраті теплоносія, що проходить через витратомір 1 При повороті движка 11 опір реохорда 12 змінюється зворотно пропорційно витраті теплоносія Одночасно термопара 13 (фіг 3, 4, 5) виробляє термо-ЕРС, величина якої пропорційна або різниці температур теплоносія на вході і виході теплообмінника 16 (в системі опалення за фіг 4), або різниці між температурами теплоносія і навколишнього повітря (чи іншого середовища, в яке поміщений холодний спай термопари 13 у системі гарячого водопостачання, що зображена на фіг 5) Під ДІЄЮ термо-ЕРС через реохорд 12 (фіг 3), стріловий прилад 15 та інтегратор 14 проходить електричний струм, величина якого пропорційна добутку витрати теплоносія і його температури, тобто величині споживаного тепла Мікроамперметр 15 індукує величину миттєвого споживання тепла, а кулонометр 14 - загального (сумарного за певний проміжок часу) 49002 Вигляд А V) 12 Фіг.2 ФІГ.^І І2 Фіг.З ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71