Тепловые уровнемеры.
Метрология и измерительная техника.
Уровнеметрия жидких сред
В любом случае основу тепловых преобразователей с распределенным параметрами составляют термочувствительные элементы различного принципа действия. Это и простые датчики теплового расширения — дилатометрические, биметаллические и манометрические и электрические — термоэлектрические, терморезистивные и популярные ныне кварцевые резонансные преобразователи температуры. Преобразователь помещается… Читать ещё >
Тепловые уровнемеры. Метрология и измерительная техника. Уровнеметрия жидких сред (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Общие положения
Для измерения уровня жидких сред тепловыми методами используются различия температур жидкости и парогазовой смеси над ней либо различия их теплопроводностей. Сопоставление значений коэффициентов теплопроводности жидкостей и газов показывает, что последние на порядок или два ниже (при одних и тех же температурах и давлениях). Поэтому граница раздела жидкость-газ характеризуется значительным скачком коэффициента теплопроводности, что и используется при измерении уровня жидкости.
Сам процесс измерения заключается в определении теплового профиля контролируемой среды вдоль направления h и передаче его термочувствительному измерительному преобразователю. Такие преобразователи, у которых связь между входной и выходной величинами осуществляется за счет распределения тепловых параметров вдоль преобразователя при изменении, в данном случае, уровня, называются преобразователями с тепловыми распределенными параметрами [27].
В общем случае такой преобразователь может быть выполнен в виде протяженного термочувствительного элемента, размещенного в тонкой алюминиевой или медной трубке, играющей роль жесткого каркаса и теплопровода. Преобразователь может содержать и протяженный нагревательный элемент, искусственно обеспечивающий получение большого начального градиента температур между тепловым преобразователем и контролируемой средой. Линейные размеры теплового преобразователя должны соответствовать диапазону измерения уровня.
В любом случае основу тепловых преобразователей с распределенным параметрами составляют термочувствительные элементы различного принципа действия. Это и простые датчики теплового расширения — дилатометрические, биметаллические и манометрические и электрические — термоэлектрические, терморезистивные и популярные ныне кварцевые резонансные преобразователи температуры.
Преобразователь помещается в резервуар таким образом, что часть его находится в жидкости, остальная часть — в газовом пространстве (рис. 8.1), а изменение уровня изменяет соотношение размеров этих участков.
Принцип действия преобразователей с тепловыми распределенными параметрами в общем случае основывается на зависимости процесса теплообмена между нагреваемым (или не нагреваемым) преобразователем и измеряемой средой. Практически измерение сводится к определению распределенных тепловых параметров преобразователя, которые характеризуют протекающий процесс теплообмена. Изменение распределения температуры теплопровода в свою очередь преобразуется термочувствительными элементами в соответствующий выходной сигнал нужного формата.
Процесс теплообмена и его скорость, определяющие быстродействие прибора, зависят от ряда параметров, таких, как:
- • коэффициент теплоотдачи;
- • поверхность теплообмена;
- • разность температур на участке измерения;
- • коэффициент теплопроводности;
- • плотность среды;
- • геометрическая форма и размер преобразователя.
При тепловом контроле уровня жидких сред возможны два основных состояния контролируемых сред. Первое, когда температуры газовой среды t и жидкости t2 относительно стабильны и при этом значительно разнятся между собой. Это тот случай, когда измеряется, например, уровень конденсированных жидкостей. Второй, более общий случай предполагает равенство или малое отличие температур t и t2 газовой и жидкой сред соответственно. Поэтому для создания необходимых условий для измерения уровня (см. далее по тексту) необходим дополнительных равномерный нагрев используемого теплового преобразователя по всей его длине.