一種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，該裝置包括高溫工質(zhì)供應(yīng)單元、冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、混合器、中溫工質(zhì)測(cè)量單元，由高溫工質(zhì)供應(yīng)單元提供的高溫工質(zhì)與由冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元提供的冷卻工質(zhì)在混合器中互溶后達(dá)到中溫工質(zhì)測(cè)量單元，高溫工質(zhì)供應(yīng)單元包括第一壓力表、第一溫度表、待標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)，冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元包括第二壓力表、第二溫度表、第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)，中溫工質(zhì)測(cè)量單元包括第三壓力表、第三溫度表、第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)。還提供了采用該裝置的方法。
【專利說(shuō)明】一種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于自動(dòng)化裝置與設(shè)備的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地涉及一種超出參考流量計(jì)許用 溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，以及采用該裝置的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在航空航天和石油化工領(lǐng)域中，經(jīng)常需要對(duì)高溫條件下的質(zhì)量流量進(jìn)行測(cè)量，而 傳統(tǒng)的Μ-t法，其測(cè)量精度嚴(yán)重依賴于t的精確測(cè)量，而在進(jìn)行高溫大流量質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定 時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)流量源工作時(shí)間有限以及高溫閥門關(guān)閉時(shí)間測(cè)量精度有限，給標(biāo)定帶來(lái)嚴(yán)重 困難。
[0003] 而在進(jìn)行傳遞標(biāo)定時(shí)，特別是超過(guò)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的工作溫度范圍時(shí)，需 要在兩個(gè)流量計(jì)間對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱或者冷卻，在大流量時(shí)需要較大的換熱功率和較大的 換熱器內(nèi)容積，前者會(huì)增加標(biāo)定成本，后者會(huì)提高對(duì)流量源的穩(wěn)定性要求和對(duì)標(biāo)定總時(shí)間 (即總流量）的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超出參考流量計(jì)許用 溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其操作簡(jiǎn)單、效率高和成本低。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：這種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置， 該裝置包括高溫工質(zhì)供應(yīng)單元、冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、混合器、中溫工質(zhì)測(cè)量單元，由高 溫工質(zhì)供應(yīng)單元提供的高溫工質(zhì)與由冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元提供的冷卻工質(zhì)在混合器中 互溶后達(dá)到中溫工質(zhì)測(cè)量單元，高溫工質(zhì)供應(yīng)單元包括第一壓力表、第一溫度表、待標(biāo)定質(zhì) 量流量計(jì)，冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元包括第二壓力表、第二溫度表、第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)，中 溫工質(zhì)測(cè)量單元包括第三壓力表、第三溫度表、第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)。
[0006] 還提供了采用以上超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置的方法，包括以 下步驟：
[0007] (1)關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，打開(kāi)冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和中溫工質(zhì)測(cè)量單 元，對(duì)第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行調(diào)零；
[0008] (2)根據(jù)預(yù)期的高溫工質(zhì)流量，選擇合適的冷卻工質(zhì)流量，保證標(biāo)定的高溫工質(zhì) 流量具有最小相對(duì)誤差，同時(shí)確保第二壓力表數(shù)值和第三壓力表數(shù)值均低于第一壓力表數(shù) 值；
[0009] (3)打開(kāi)高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，監(jiān)視第三溫度表數(shù)值以保證第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量 計(jì)不被損壞，若第三溫度表數(shù)值超過(guò)指定限值則切斷高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元；若未超過(guò)則 待達(dá)到穩(wěn)態(tài)，記錄下第一壓力表數(shù)值、第一溫度表數(shù)值和第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)； [0010] (4)關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，間隔指定時(shí)間后，關(guān)閉冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和 中溫工質(zhì)測(cè)量單元；
[0011] (5)通過(guò)第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)減去第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)，得到待標(biāo) 定質(zhì)量流量計(jì)的數(shù)值。
[0012] 根據(jù)能量守恒原理，利用低溫可互溶的流體與待標(biāo)定高溫流體摻混得到可直接測(cè) 量質(zhì)量流量的中溫流體，其中T 1 > Tlimit > T3 > T2，其中T1為高溫工質(zhì)的溫度，Tlimit為待標(biāo) 定質(zhì)量流量計(jì)的額定溫度，T 3為中溫工質(zhì)的溫度，T2為冷卻工質(zhì)的溫度。所以本發(fā)明的中 溫工質(zhì)的溫度不會(huì)超過(guò)待標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)的額定溫度，這樣就保證本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)。通過(guò) 本發(fā)明將冷卻工質(zhì)與高溫工質(zhì)相混合，得到中溫工質(zhì)，再采用標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量冷卻工 質(zhì)、中溫工質(zhì)的流量，相減后就得到待測(cè)的高溫工質(zhì)的流量，相對(duì)于現(xiàn)有裝置和方法操作更 簡(jiǎn)單、效率更高和成本更低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖；
[0014] 圖2是冷卻工質(zhì)流量的最小相對(duì)誤差線；
[0015] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定方法的原理 圖；
[0016] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。從圖1中可以看出，這種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，該裝置包 括高溫工質(zhì)供應(yīng)單元、冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、混合器、中溫工質(zhì)測(cè)量單元，由高溫工質(zhì)供 應(yīng)單元提供的高溫工質(zhì)與由冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元提供的冷卻工質(zhì)在混合器中互溶后達(dá) 到中溫工質(zhì)測(cè)量單元，高溫工質(zhì)供應(yīng)單元包括第一壓力表PU第一溫度表T1、待標(biāo)定質(zhì)量 流量計(jì)，冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元包括第二壓力表P2、第二溫度表T2、第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)， 中溫工質(zhì)測(cè)量單元包括第三壓力表P3、第三溫度表T3、第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)。
[0018] 另外，為了使冷卻工質(zhì)能夠更好地與高溫工質(zhì)在標(biāo)定比例下互溶，高溫工質(zhì)和冷 卻工質(zhì)是同一物質(zhì)。
[0019] 另外，混合器包括一個(gè)三通，三通的第一、二、三管口分別連接高溫工質(zhì)供應(yīng)單元、 冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、中溫工質(zhì)測(cè)量單元；第二管口的管徑小，以便使進(jìn)入三通內(nèi)的冷卻 工質(zhì)保持在湍流狀態(tài)。
[0020] 另外，冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元通過(guò)一個(gè)直管連接到所述第二管口，直管的長(zhǎng)度是 直管的管徑的10倍。這樣能夠保證進(jìn)入三通內(nèi)的冷卻工質(zhì)在湍流狀態(tài)。
[0021] 另外，該裝置還包括工質(zhì)收集單元，其與中溫工質(zhì)測(cè)量單元連接。這樣冷卻之后的 混合物如果滿足要求可以再作為低溫工質(zhì)使用，能夠節(jié)約成本，而且綠色環(huán)保。
[0022] 還提供了采用以上超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置的方法，包括以 下步驟：
[0023] (1)關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，打開(kāi)冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和中溫工質(zhì)測(cè)量單 元，對(duì)第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行調(diào)零；
[0024] (2)根據(jù)預(yù)期的高溫工質(zhì)流量，選擇合適的冷卻工質(zhì)流量（可以根據(jù)圖2來(lái)選 擇），保證標(biāo)定的高溫工質(zhì)流量具有最小相對(duì)誤差，同時(shí)確保第二壓力表數(shù)值和第三壓力表 數(shù)值均低于第一壓力表數(shù)值；
[0025] (3)打開(kāi)高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，監(jiān)視第三溫度表數(shù)值以保證第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量 計(jì)不被損壞，若第三溫度表數(shù)值超過(guò)指定限值則切斷高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元；若未超過(guò)則 待達(dá)到穩(wěn)態(tài)，記錄下第一壓力表數(shù)值、第一溫度表數(shù)值和第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)；
[0026] (4)關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，間隔指定時(shí)間后，關(guān)閉冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和 中溫工質(zhì)測(cè)量單元；
[0027] (5)根據(jù)質(zhì)量守恒原理，通過(guò)第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)減去第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量 計(jì)的讀數(shù)，得到待標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)的數(shù)值。
[0028] 另外，按照?qǐng)D2的最小相對(duì)誤差線來(lái)選擇冷卻工質(zhì)流量，可以使標(biāo)定流量的相對(duì) 誤差最小化，在步驟（2)中，選擇合適的冷卻工質(zhì)流量，以便最小化根據(jù)公式（1)計(jì)算出的 待標(biāo)定質(zhì)量流量的相對(duì)誤差，
[0029]

【權(quán)利要求】
1. 一種超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其特征在于：該裝置包括高溫 工質(zhì)供應(yīng)單元、冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、混合器、中溫工質(zhì)測(cè)量單元，由高溫工質(zhì)供應(yīng)單元 提供的高溫工質(zhì)與由冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元提供的冷卻工質(zhì)在混合器中互溶后達(dá)到中溫 工質(zhì)測(cè)量單元，高溫工質(zhì)供應(yīng)單元包括第一壓力表、第一溫度表、待標(biāo)定質(zhì)量流量計(jì)，冷卻 工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元包括第二壓力表、第二溫度表、第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)，中溫工質(zhì)測(cè)量單元 包括第三壓力表、第三溫度表、第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其特征在 于：所述高溫工質(zhì)和所述冷卻工質(zhì)是可完全互溶的物質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其特征在 于：所述混合器包括一個(gè)三通，三通的第一、二、三管口分別連接高溫工質(zhì)供應(yīng)單元、冷卻工 質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元、中溫工質(zhì)測(cè)量單元；第二管口的管徑小，以便使進(jìn)入三通內(nèi)的冷卻工質(zhì)保 持在湍流狀態(tài)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其特征在 于：冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元通過(guò)一個(gè)直管連接到所述第二管口，直管的長(zhǎng)度是直管的管徑 的10倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置，其特征在 于：該裝置還包括工質(zhì)收集單元，其與中溫工質(zhì)測(cè)量單元連接。
6. -種采用根據(jù)權(quán)利要求1所述的超出參考流量計(jì)許用溫度的質(zhì)量流量標(biāo)定裝置的 方法，其特征在于：包括以下步驟： ⑴關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，打開(kāi)冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和中溫工質(zhì)測(cè)量單元，對(duì) 第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行調(diào)零； (2) 根據(jù)預(yù)期的高溫工質(zhì)流量，選擇合適的冷卻工質(zhì)流量，保證標(biāo)定的高溫工質(zhì)流量具 有最小相對(duì)誤差，同時(shí)確保第二壓力表數(shù)值和第三壓力表數(shù)值均低于第一壓力表數(shù)值； (3) 打開(kāi)高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，監(jiān)視第三溫度表數(shù)值以保證第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)不 被損壞，若第三溫度表數(shù)值超過(guò)指定限值則切斷高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元；若未超過(guò)則待達(dá) 到穩(wěn)態(tài)，記錄下第一壓力表數(shù)值、第一溫度表數(shù)值和第一、二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)； (4) 關(guān)閉高溫工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元，間隔指定時(shí)間后，關(guān)閉冷卻工質(zhì)供應(yīng)測(cè)量單元和中溫 工質(zhì)測(cè)量單元； (5) 通過(guò)第二標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)減去第一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量計(jì)的讀數(shù)，得到待標(biāo)定質(zhì) 量流量計(jì)的數(shù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：在步驟（2)中，選擇合適的冷卻工質(zhì)流 量，以便最小化根據(jù)公式（1)計(jì)算出的待標(biāo)定質(zhì)量流量的相對(duì)誤差，
⑴ 其中e表示相對(duì)誤差，/?表示質(zhì)量流量，Δ//ι表示質(zhì)量流量的測(cè)量偏差,下標(biāo)1、2、3分 別代表高溫介質(zhì)、低溫介質(zhì)和混合后的中溫介質(zhì)，而最進(jìn)行小化時(shí)所需滿足的約束為公式 (2)：
(2) 其中h表示流體的比焓，T表示流體的溫度，下標(biāo)min;max分別表示下限和上限。
【文檔編號(hào)】G01F25/00GK104390679SQ201410584523
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】程迪, 孟令瑾, 范學(xué)軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所