3.9.8. Тепловые расходомеры
Тепловой метод реализуется в двух вариантах. Если чувствительный элемент расходомера выполнить в виде тонкой нити 1 (Рис.3.37а)
из материала с большим температурным коэффициентом сопротивления и нагреть нить током, то температура нити, а следовательно, и сопротивление, будут зависеть от скорости потока. Мерой скорости (расхода) будет сила тока или падение напряжения на сопротивлении нити.
Если сопротивление нити выполнить из материала с нулевым температурным коэффициентом и нагреть нить током, то температуру нити, зависящую от скорости потока, можно измерить с помощью термопары 2 (см. рис. 3.37, б). Этот способ позволяет значительно расширить предел измерения прибора.
3.9.9. Электромагнитный расходомер
При бесконтактном методе измерения расхода предполагается отсутствие в потоке вещества механических частей расходомера. Электромагнитными расходомерами можно измерять расход шлама, загрязненных, ядовитых, воспламеняющихся жидкостей и жидкостей с твердыми неферромагнитными включениями, обладающих удельным электрическим сопротивлением, не превышающим I05 Ом·см3. При измерении расхода электромагнитными расходомерами отсутствует потеря давления измеряемой среды, влияние местных сопротивлений на точность измерения значительно меньше, чем у расходомеров других типов; колебания температуры, вязкости и плотности существенно не влияют на точность измерения; они отличаются быстродействием и достаточно большим диапазоном измерения.
В электромагнитном расходомере (рис. 3.38),
основанном на использовании закона электромагнитной индукции, роль движущегося проводника в магнитном поле выполняет жидкость в трубопроводе 2. Магнитное поле, ось которого перпендикулярна скорости движения жидкости, может быть создано электромагнитом 1, питаемым переменным током.
Амплитуда ЭДС, наводимой в приборе, будет пропорциональна скорости, а следовательно, расходу жидкости.
В этих приборах возникают погрешности, вызываемые переменным магнитным полем электромагнита. Устранение этих погрешностей достигается замыканием одного из электродов 3 на низкоомный делитель напряжения и выбором положения движка потенциометра так, чтобы при ν = 0 сигнал с прибора отсутствовал.
В настоящее время промышленностью выпускаются электромагнитные расходомеры типов «Индукция-51», «Индукция-М», 4РИМ, 5РИМ, ИР-61, ЗРИС-1 я др. Основная погрешность - 1; 1,5; 2,5%.
3.10. Контроль состава веществ
При сжигании газового топлива в топках котлов и других крупных агрегатах важным показателем является полнота сгорания топлива. Она определяется по содержанию СO2, O2 и СО в продуктах горения. Если в топке не хватает воздуха, значит, топливо сгорает не полностью и расходуется нерационально. Если же в топке воздуха больше необходимого для полного сгорания топлива, то он уносит с собой часть тепла и КПД агрегата понижается. Для определения оптимального соотношения газ — воздух состав уходящих газов контролируют газоанализаторами.
В промышленности строительных материалов газоанализаторы широко применяются для контроля процесса горения в стекловаренных и вращающихся печах, а также содержания вредных примесей в газовых выбросах промышленных предприятий. В связи с усилением охраны окружающей среды осуществляется периодическое измерение концентрации таких основных загрязняющих веществ, как сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, пыль. Чаше всего для этих целей применяют магнитные и термокондуктометрические газоанализаторы.
Магнитные газоанализаторы применяют для определения содержания кислорода в различных газовых смесях. По магнитным свойствам компоненты газовой смеси могут быть разделены на парамагнитные и диамагнитные. Парамагнитные газы в холодном состоянии способны намагничиваться и втягиваться в магнитное поле.
Кислород относится к парамагнитным газам и в холодном состоянии обладает наибольшей магнитной восприимчивостью, которая уменьшается с повышением температуры. В магнитных газоанализаторах используется термомагнитная конвекция, которая представляет собой движение газовой смеси в неоднородном магнитном тепловом полях.
В промышленности строительных материалов получили распространение газоанализаторы на кислород типа МН5130, МН5106-2. Они предназначены для определения объемного содержания кислорода в дымовых газах, а также для определения содержания кислорода в многокомпонентных газовых смесях, содержащих кроме кислорода азот, аргон, двуокись углерода, оксид углерода, метан. Газоанализаторы состоят из измерительного преобразователя и вторичного прибора. В комплект прибора входят также устройства для подготовки газовой смеси и ее транспортировки.
Первичным преобразователем (чувствительным элементом приемника-газоанализатора) является платиновая проволока 1 (рис. 3.39, а)
диаметром 0,02 мм, намотанная на стеклянный капилляр 2 и остеклованная с внешней стороны 3. Концы спирали припаяны к токоотводам 4. Чувствительный элемент с сопротивлением R1 расположен в камере с неоднородным магнитным полем, создаваемым постоянным магнитом 5 (рис. 3.39, б). Газовая смесь, содержащая кислород, движущаяся по линии 7 подвода газа, втягивается в магнитное поле постоянного магнита 5 и соприкасается с резистором R1 , по которому протекает ток, поэтому он нагрет до определенной температуры. Газовая смесь, соприкасаясь с резистором R1 , нагревается. Магнитная восприимчивость кислорода и в целом газовой смеси уменьшается. Холодная газовая смесь, имеющая большую магнитную восприимчивость, втягивается в магнитное поле и выталкивает нагретую смесь. В результате этого создается поток магнитной конвекции, охлаждающий резистор R1 (сопротивление его уменьшается).
