Caudalímetro térmico

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Un medidor de flujo térmico es un medidor de flujo que utiliza el efecto de la transferencia de calor de un cuerpo calentado por un medio en movimiento para medir el caudal de un líquido o gas .

Hay medidores calorimétricos y de hilo caliente .

Caudalímetros calorimétricos

En los medidores de flujo calorimétricos, el flujo es calentado o enfriado por una fuente de calor externa, lo que crea una diferencia de temperatura en el flujo, por la cual se determina el flujo.

Si ignoramos las pérdidas de calor del flujo a través de las paredes de la tubería hacia el medio ambiente, entonces la ecuación de balance de calor entre el calor generado por el calentador y el calor transferido al flujo toma la forma:

q_{t}=k_{0}Q_{M}c_{p}\Delta T,

donde es un factor de corrección para la distribución desigual de la temperatura en la sección transversal de la tubería; $k_{0}$

Q_{M}

— flujo másico en el flujo;

c_p

- capacidad calorífica específica (para gas - a presión constante);

{\ estilo de visualización \ Delta T = T_{2}-T_{1))

— diferencia de temperatura entre los sensores ( y — temperaturas de impulsión antes y después del calentador).

T_{1}

T_{2}

El calor generalmente se suministra al flujo en los medidores de flujo calorimétricos mediante calentadores eléctricos, para los cuales

q_{t}=0.24I^{2}R,

donde yo es la corriente a través del elemento calefactor;

R es la resistencia eléctrica del calentador.

Con base en estas ecuaciones, la característica de conversión estática, que relaciona la diferencia de temperatura entre los sensores con el flujo másico, tomará la forma:

Q_{M}={\frac {0.24I^{2}R}{k_{0}c_{p}\Delta T)).

Medidores de hilo caliente

El principio de funcionamiento de un anemómetro termométrico está asociado con el uso de la transferencia de calor por convección de un medio en movimiento desde una superficie calentada. El elemento sensor de un anemómetro de este tipo es un alambre o una superficie calentada , normalmente de platino o tungsteno . El calentamiento del elemento se suele realizar mediante el paso de una corriente continua a través del mismo manteniendo constante la temperatura del elemento. A veces puede encontrar diseños con calentamiento indirecto del cable de medición. Para determinar la velocidad del flujo, el dispositivo mide la transferencia de calor por convección del alambre, que es una función de la velocidad del medio que rodea al elemento.

Normalmente, el hilo de los anemómetros industriales de hilo caliente para mediciones en flujos de gas tiene un diámetro de 4-10 micras y una longitud de 1 mm. Otro diseño es un elemento de detección de superficie revestido con lámina de platino o vidrio rociado resistente al calor.

La ecuación de balance de calor en el calentador se puede escribir como:

I^{2}R_{W}=hA_{W}\Delta T,

dónde

yo

- la fuerza de la corriente eléctrica que pasa a través del elemento calefactor;

{\ estilo de visualización R_ {W}}

es la resistencia eléctrica del elemento calefactor;

h

es el coeficiente de transferencia de calor del elemento calefactor;

{\ estilo de visualización A_ {W}}

es el área de superficie del calentador lavada por el medio en movimiento;

{\ estilo de visualización \ Delta T = T_{1}-T_{2))

es la diferencia de temperatura entre el calentador y el medio.

Dado que la resistencia del calentador depende de la temperatura ${\ estilo de visualización R_ {W}}$

R_{W}=R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})],

dónde

\alfa

— coeficiente de temperatura de la resistencia eléctrica ;

R_{c}

es el valor de la resistencia eléctrica a la temperatura de calibración;

{\displaystyle T_{1}^{c))

es la temperatura de calibración.

El coeficiente de transferencia de calor h es una función de la velocidad del flujo V y se puede describir mediante una relación empírica :

h=a+bV^{c},

donde: a, b, c son constantes determinadas durante la calibración del sensor ( c = 0,5 ). Con base en las ecuaciones escritas, es posible determinar el caudal y, por lo tanto, el caudal:

V=\left(\left[{\frac {I^{2}R_{c}[1+\alpha (T_{1}-T_{1}^{c})]}{A_{W }\Delta T}}-a\derecha]/b\derecha)^{\frac {1}{c}}

Las ventajas del método de medición de hilo caliente incluyen alta sensibilidad, alta velocidad y simplicidad de diseño. Desventajas: la operación confiable solo es posible en flujos limpios con características térmicas sin cambios y la necesidad de limpiar el elemento de la contaminación.

Véase también

Marcar caudalímetros

Literatura

Pistón E. P., Lesovoy L.V. Normativa de vitratomia en un cambio de presión. - Lviv: Instituto de Auditoría Energética y Diseño de Energía, 2006. - 576 p. ISBN 966-553-541-2
A. K. Babіchenko, V. I. Toshinsky et al. Promislovi zasobi automatización. Parte 1. Prystoy de Vimiryuvalni. - H. Romi LLC, 2001.