190064. lajstromszámú szabadalom • Készülék hőteljesítmény mérésére
3 190064 4 A találmány tárgya készülék hőteljesítmény azaz valamely berendezésben időegység alatt kicserélt hőmennyiség mérésére, elsősorban valamely hőkózlő berendezés, például fűtőkészülék, hőcserélő, radiátor, hűtőberendezés, háztartási melegvizboyler, klímaberendezés és más höközlö berendezés táp- és visszaáramló vezetéke között kicserélt hóteljesitmény folyamatos mérésére hőérzékélőkkel, ahol a tép- és visszaáramló vezeték, vagy ezek egyike és a környezet illetve valamely más hőelnyelő között hőmérséklet-különbség áll fenn és a hó valamely folyékony, gáznemű vagy poralakú közeg áramlása révén kerül átadásra, és amely készülék elektronikus részében számlálószerkezettel és integrátorral kiegészítve a felhasznált vagy szállított hőteljesítmény és/vagy folyadékok, gázok és poralakú anyagok tömegáramának folyamatos számszerű mérésére alkalmasan van kialakítva. A hagyományos hőteljesitménymérők és hőmennyiségmérők, amelyek valamely közeg tömegáramát mozgó elemekkel mérik, kopásnak vannak kitéve és érzékenyek a szennyeződésekkel szemben. A mozgó alkatrészeket nem használó mérőkészülékek ezzel szemben pontatlanok, ha a kicsapódások összegyűlnek, ha az átfolyási viszonyok megváltoznak, pl. turbulencia miatt és ha a közeg többfázisú. Az ilyen készülékek nem alkalmasak kis áramlás mérésére és mindig csak a megadott közegre érvényesek. A höközlö berendezésekben kicserélt hőmennyiség pontos és folyamatos mérése, ahol a hócsere folyékony vagy gáz halmazállapotú közeggel történik, nagyon igényes probléma. Folyamatosan kell mérni a tömegáramot és a hömérsékletkülönbséget a belépő és kilépő közeg között, emellett ismerni kell a közepes fajhőt vagyis Tkilépés Cp ^belépés értékét az üzemi hőmérséklettartományban ahhoz, hogy a kővetkező alapképletet felhasználhassuk a kicserélt hőteljesitmény elektronikus úton vagy más módon történő kiszámításéhoz: TTk Q=m-Cp . (T belépés - 3' kilépési LTb ahol: Q a kicserélt hőteljesítmény m a tömegáram Cp fajhő Tb belépő közeg hőmérséklete Tk kilépő közeg hőmérséklete. A jelenlegi műszaki színvonal mellett a aT hőmérsékletkülönbségek pontos mérése nem okoz problémát, különösen, ha differenciál-kapcsolású érzékelőket alkalmazunk. Ezzel szemben a m tömegáram folyamatos mérése sokkal igényesebb feladat és a gyakorlatban sokkal inkább térfogatáramot mérnek, miközben figyelembe veszik a közeg sűrűségét. Abban az esetben azonban, ha a közeg szennyeződött, összenyomható, avagy kétfázisú (például cseppképző folyadék + gázbuborékok, vagy gáz + cseppek), avagy pedig az áramlás lüktető, akkor maguk a tömegáramok sem mérhetők precízen. Még nagyobb a probléma abban az esetben, ha nagyobb átmérőjű csövekben kell kicsiny áramlást mérni, amely esetben a sebesség kicsi és a keresztmetszeten belül változik. Az olyan készülék, amelyek a tömegáramlás közvetlen mérésére alkalmasak, mint pl. a gázmérők, a folyamatos áramlás mérésére különösen abban az esetben, ha az áramlás nem stacioner, nem alkalmasak. Vannak kerekes elven működő (Voltmann-kerék) mérőkészülékek, pl. fogaskerekes, elliptikus fogaskerekes, gyűrűs, lapátkerekes, csappantyús, és hasonló térfogatmérő készülékek, ezek azonban érzékenyek a különböző szenynyeződésekkel szemben (főleg a tengely és a csapágy), mivel a mozgó és a rögzített részek közötti rések a különböző tisztátalanságok következtében, avagy kicsapódások, rozsda vagy kopás következtében kisebbek avagy nagyobbak lesznek, ezért a meghatározott pontosságuk a használat folyamán csökken. Az ilyen fajta mérőkészülékek nem alkalmasak az összenyomható, kétfázisú, avagy pedig gyorsan változó áramlása anyagáramlások mérésére. Ismertek olyan térfogatáramlásra használatos mérőkészülékek, amelyek kétszeresen közvetett módon mérnek, vagyis egy olyan mennyiséget mérnek, amely a sebességtől függ, amely azonban függ a térfogatáramtól és a keresztmetszettől. A sebesség természetesen a keresztmetszetnek megfelelően nem állandó, ami alapvetően befolyásolja ennek a módszernek a pontosságát. Ilyen megoldások pl. az olyan sebességmérések, amelyek mérőperemen, vagy Venturi-csövön, avagy csőhajlatban és így tovább, fellépő nyomáskülönbségeket használják fel. A nyomáskülönbségen alapuló mérés helyett a sebesség a hőátvitel összehasonlításával is megmérhető, pl. hevített huzallal (hot wire) melegített csap segítségével is megmérhető. Az ilyen fajta mérések lényeges hiányossága, hogy a mérőkészülék működését az érzékelőn fellépő lerakódások, szennyeződés, a hőmérséklet, turbulencia, buborékok, stb. befolyásolják, amely mind csökkenti a mérés megbízhatóságát és pontosságát. Az utóbbi időben az elektronika több közvetett sebességmérési módszert tett lehetővé. Ilyenek pl. a Doppler-effektus felhasználása ultrahang vagy lézer segítségével, a Kármán-féle örvények vagy buborékok csőben való vándorlási idejének mérésére, kompenzációs összehasonlítási módszer a hőátbocsátási tényezőhöz Venturí-csövel kombinálva, magnetostrikciós és induktív módszerek valamint axiális és radiális ionizációs módsze5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
