Вплив деяких параметрів конструкції теплового витратоміра палива на передачу тепла в ньому

Abstract

В статті проаналізовано вплив, взаємозв’язок та значення конструктивних параметрів теплового витратоміра на його радіальний і осьовий теплові потоки в трубці (діаметр трубки, діаметр нагрівача та їх співвідношення, теплопровідність матеріалу трубки тощо). Показано, що на етапі вибору конструктивних параметрів теплового витратоміра необхідно враховувати вплив його радіального теплового потоку на осьовий. Обґрунтовано вплив радіального теплового потоку трубки витратоміра на похибку вимірювання витрат палива. Наведено аналітичні залежності, які дозволяють визначити осьовий тепловий потік, проведено їх аналіз щодо впливу конструктивних параметрів трубки теплового витратоміра на перенесення тепла. Намічено заходи та розроблено рекомендації щодо вибору конструктивних параметрів теплового витратоміра на етапі його проектування, розробки або використання за умови зменшення впливу радіального теплового потоку на осьовий, що дозволить зменшити сумарну похибку вимірювання витрат палива.

Щодо вибору конструктивних параметрів теплових витратомірів за умови зменшення похибки вимірювання витрат палива показано, що максимально можливе зменшення діаметра нагрівача та збільшення діаметра трубки витратоміра зменшують вплив радіального теплового потоку на осьовий і, таким чином, зменшують сумарну похибку вимірювання витрат палива. Наведено чисельні співвідношення діаметра трубки до діаметра нагрівача витратоміра для різних за теплопровідністю матеріалів трубки за умови мінімального їхнього впливу на похибку вимірювання витрат палива. Для матеріалів трубки з теплопровідністю 0,16…0,25 Вт/(м∙К) (ебоніт, фторопласт Ф-5 тощо) співвідношення діаметрів трубки та нагрівача повинні бути в межах 1,51…1,62, а для матеріалів з більш високою теплопровідністю (коефіцієнт теплопровідності більший за 14,9 Вт/(м∙К)) це співвідношення повинно дорівнювати 1,99.

The article analyzes the influence, relationship and value of design parameters of the heat flow meter on its radial and axial heat fluxes in the tube (tube diameter, heater diameter and their ratio, thermal conductivity of the tube material, etc.). It is shown that at the stage of choosing the design parameters of the flowmeter it is necessary to take into account the influence of its radial heat flux on the axial one. The influence of radial heat flux in the flowmeter tube on the error of fuel loss measurement is substantiated. Analytical dependences which allow to define an axial heat stream are resulted, their analysis concerning influence of flowmeter tube constructive parameters on heat transfer is carried out. Measures are planned and recommendations are developed for the choice of design flowmeter parameters, development or use, provided that the influence of radial heat flow on the axial is reduced, which will reduce the total error of fuel consumption measurement.

Regarding the choice of design parameters of heat meters while reducing the error of measuring fuel consumption, it is shown that the maximum possible decrease in the diameter of the heater and increase the diameter of the flow tube reduce the impact of radial heat flow on the axial and thus reduce the total fuel consumption error. Numerical ratios of tube diameter to flowmeter heater diameter for different thermal conductivities of tube materials are given under the condition of minimal influence on fuel consumption measurement error. For tube materials with a thermal conductivity 0.16… 0.25 W / (m ∙ K) (ebonite, fluoroplastic F-5, etc.) the tube diameters ratio and the heater should be within 1.51… 1.62, and for materials with more high thermal conductivity (thermal conductivity greater than 14.9 W / (m ∙ K)), this ratio should be equal to 1.99.