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流量檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種對(duì)流體的流量進(jìn)行檢測(cè)的流量檢測(cè)裝置，其包括沿流體流向間距設(shè)置在管體上的首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置，由電源供電以對(duì)首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置之間的管體進(jìn)行加熱的加熱裝置，還包括對(duì)管體內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置；所述的電源為穩(wěn)壓電源；同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種流量檢測(cè)方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流量的檢測(cè)，且適合對(duì)車輛空調(diào)系統(tǒng)的流量檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
【專利說(shuō)明】流量檢測(cè)裝置及方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)流體的流量進(jìn)行檢測(cè)的流量檢測(cè)裝置，同時(shí)，本發(fā)明還涉及一種流量檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的流量測(cè)量方法主要是兩類，接觸式及非接觸式，接觸式測(cè)量主要有轉(zhuǎn)子流量計(jì)，因其本身體積較大，且需要對(duì)管路進(jìn)行特殊加工，適用范圍較窄。非接觸式流量測(cè)量主要有超聲波流量計(jì)， 但此設(shè)備對(duì)于小管道內(nèi)流體的測(cè)量準(zhǔn)確度極差，設(shè)備的安裝環(huán)境要求很高，且價(jià)格昂貴，無(wú)法大量的使用。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利CN100491931C公開(kāi)了一種流量檢測(cè)裝置，其包括管體、電磁感應(yīng)線圈、電磁感應(yīng)不銹鋼加熱筒、紅外線溫度探頭、加熱功率驅(qū)動(dòng)器、微處理控制器，管體沿軸向方向開(kāi)設(shè)有一從大孔徑通過(guò)臺(tái)階向小孔徑過(guò)渡的帶臺(tái)階的通孔，通孔的中心線與管道軸線垂直相交，與第一紅外溫度探頭嵌入大孔徑中，小孔徑比紅外溫度探頭入射窗口略大，紅外溫度探頭入射窗口指向管內(nèi)，管體的管壁上開(kāi)設(shè)有相同結(jié)構(gòu)的另一帶臺(tái)階的通孔，第二紅外溫度探頭嵌入此通孔，第一紅外溫度探頭和第二紅外溫度探頭的一對(duì)電壓輸出引腳和差分運(yùn)算放大器的一對(duì)輸入引腳相連，偏置電壓引腳接電位器的輸出端，其雖然實(shí)現(xiàn)了對(duì)流量的測(cè)量，但其結(jié)構(gòu)中，必須要保證第一紅外溫度探頭和第二紅外溫度探頭之間有一定的距離，不適合對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)管路的實(shí)時(shí)測(cè)量，且該測(cè)量裝置需要對(duì)被測(cè)管路進(jìn)行適應(yīng)性的測(cè)量結(jié)構(gòu)改變，同時(shí)各個(gè)測(cè)量裝置對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求比較嚴(yán)格，如在實(shí)車測(cè)量車輛空調(diào)制冷劑流量過(guò)程中，由于汽車空調(diào)系統(tǒng)受車速變化、啟停機(jī)變化等因素的影響，管內(nèi)的制冷劑處于變強(qiáng)度流量過(guò)程中，如上測(cè)量結(jié)構(gòu)顯然不適合對(duì)實(shí)車中制冷劑流量的檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種在不改變被測(cè)管路結(jié)構(gòu)情況下能夠?qū)苈穬?nèi)流體流量進(jìn)行檢測(cè)的流量檢測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)復(fù)雜的檢測(cè)環(huán)境。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的流量測(cè)量裝置，包括沿流體流向間距設(shè)置在管體上的首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置，由電源供電以對(duì)首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置之間的管體進(jìn)行加熱的加熱裝置，還包括對(duì)管體內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置；所述的電源為穩(wěn)壓電源。采用如上方案，利用對(duì)管體內(nèi)制冷劑加熱后，管體因間距產(chǎn)生的溫度差以及管內(nèi)壓力，即可計(jì)算得出管體內(nèi)的流量，其不受管體在實(shí)際使用時(shí)形狀布局的制約，其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0006]作為對(duì)上述方式的改進(jìn)，還包括接收首端溫度檢測(cè)裝置、尾端溫度檢測(cè)裝置、壓力檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)信息并進(jìn)行流量計(jì)算的微處理器。采用微處理器對(duì)流量進(jìn)行計(jì)算，提高了自動(dòng)化效果。
[0007]作為對(duì)本發(fā)明的限定，所述的首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置均采用溫度傳感器。采用溫度傳感器，尤其是表面式數(shù)字溫度傳感器，可提高測(cè)量過(guò)程中的抗干擾能力，提高了測(cè)量結(jié)果的精確性。
[0008]作為對(duì)上述方式的限定，所述的加熱裝置為包裹在管體外部的電加熱毯。
[0009]作為對(duì)上述方式的限定，所述的壓力檢測(cè)裝置為壓力傳感器。
[0010]作為對(duì)本發(fā)明的限定，所述的管體為車輛空調(diào)制冷管，所述的流體為制冷劑。將本發(fā)明的裝置應(yīng)用在車輛空調(diào)制冷劑流量的檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)了汽車空調(diào)系統(tǒng)實(shí)車下的在線測(cè)量，且在應(yīng)用過(guò)程中，不會(huì)受到車輛機(jī)艙內(nèi)大量熱能的干擾，同時(shí)也不會(huì)對(duì)車內(nèi)儀表產(chǎn)生干擾。
[0011]此外，本發(fā)明同時(shí)提供了一種流量檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟:
步驟一，由電源對(duì)加熱裝置供電，使加熱裝置以恒定功率Q對(duì)管體加熱；
步驟二，首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置對(duì)所在位置的管體內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，得到首端溫度tl和尾端溫度t2;壓力檢測(cè)裝置對(duì)管體內(nèi)流體壓力進(jìn)行檢測(cè)，得到壓力值P ;
步驟三，容積流量V計(jì)算，
V=Q*R*T/Cp (T2-T1)P ；
其中，
Q為加熱裝置的恒定功率；R為氣體常數(shù)；P為流體絕對(duì)壓力J1為首端開(kāi)爾文溫度；T2為尾端開(kāi)爾文溫度；ρ為管體內(nèi)流體絕對(duì)壓力；CP為制冷劑比熱；τ為被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度。
[0012]作為對(duì)上述方式的限定，所述的被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度T= T20
[0013]作為對(duì)上述方式的限定，所述的被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度T為被測(cè)管體的對(duì)數(shù)平均溫度。選取開(kāi)爾文溫度T采用被測(cè)管體的對(duì)數(shù)平均溫度，有效的提高了測(cè)量的精確性。
[0014]作為對(duì)本發(fā)明的限定，所述的步驟三中，V=kQ*R*T/Cp (T2-T1) P，其中，k為修正系數(shù)，k為0.75-0.9。由于在對(duì)管體加熱過(guò)程中產(chǎn)生熱損，因此，在對(duì)溶劑流量進(jìn)行計(jì)算時(shí)加入修正系數(shù)，進(jìn)一步提高了測(cè)量結(jié)果的精確性。
[0015]綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流量的檢測(cè)，且適合對(duì)車輛空調(diào)系統(tǒng)的流量檢測(cè)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:
1、管體；2、前端溫度檢測(cè)裝置；3、尾端溫度檢測(cè)裝置；4、電源；5、加熱裝置；6、壓力檢測(cè)裝置；7、微處理器；71、便攜式電腦；72、數(shù)據(jù)采集模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]由圖1所示，本實(shí)施例涉及一種流量測(cè)量裝置，是對(duì)管體I內(nèi)的流體的流量進(jìn)行檢測(cè)，以車輛空調(diào)冷卻液流量檢測(cè)為例，其包括沿流體流向間距設(shè)置在管體I上的首端溫度檢測(cè)裝置2和尾端溫度檢測(cè)裝置3，由電源4供電以對(duì)首端溫度檢測(cè)裝置2和尾端溫度檢測(cè)裝置2之間的管體I進(jìn)行加熱的加熱裝置5，其中，首端溫度檢測(cè)裝置2和尾端溫度檢測(cè)裝置3均采用表面式數(shù)字溫度傳感器，電源4采用穩(wěn)壓電源，而加熱裝置5則采用由穩(wěn)壓電源供電的包裹在管體1外部的電加熱毯，為了實(shí)現(xiàn)管體1被加熱裝置5加熱后的保溫效果，在管體1的外部與電加熱毯之間還可設(shè)有包裹在管體1外部的保溫材料。此外，在管體1上還設(shè)有對(duì)管體1內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置6，壓力檢測(cè)裝置6可采用壓力傳感器，以實(shí)現(xiàn)對(duì)管體1內(nèi)的冷卻液壓力進(jìn)行檢測(cè)。
[0018]為了進(jìn)一步提高對(duì)流量測(cè)量的自動(dòng)化程度，本實(shí)施例中還包括接收首端溫度檢測(cè)裝置2、尾端溫度檢測(cè)裝置3、壓力檢測(cè)裝置6輸出的檢測(cè)信息并進(jìn)行流量計(jì)算的微處理器7，微處理器7采用現(xiàn)有常規(guī)的具有數(shù)據(jù)接收和處理功能的裝置，如可采用加載相關(guān)計(jì)算程序的便攜式電腦71，其信號(hào)輸入端連接有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的數(shù)據(jù)采集模塊72。
[0019]基于如上裝置，如下以汽車空調(diào)制冷劑流量在線檢測(cè)為例，對(duì)本發(fā)明涉及的流量檢測(cè)方法描述如下，其中，制冷劑采用R134a，其分子量M為102.03 ;管體的內(nèi)徑Φ 13mm，穩(wěn)壓電源使用220v交流電，調(diào)節(jié)電流輸出為5A，進(jìn)而使得加熱裝置的恒定功率Q為1100W。
[0020]步驟一，由電源4對(duì)電加熱毯供電，使電加熱毯對(duì)管體I加熱；
步驟二，首端溫度檢測(cè)裝置2和尾端溫度檢測(cè)裝置3對(duì)所在位置的管體I內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)得首端溫度tl為1.5°C，尾端溫度t2為26.7V ;壓力檢測(cè)裝置對(duì)管體內(nèi)流體壓力進(jìn)行檢測(cè)，得到壓力值P為0.26Mpa (表壓)；
步驟三，容積流量V計(jì)算:
根據(jù)tl、t2計(jì)算得到首端開(kāi)爾文溫度T1= tl+273.15=1.5+273.15=274.65K ；尾端開(kāi)爾文溫度T1= t2+273.15=26.7+273.15=299.85K。流體絕對(duì)壓力P=P+大氣壓力=0.26+0.103=0.363MPa。根據(jù)流體絕對(duì)壓力以及制冷劑類型，由機(jī)械工業(yè)出版社出版的《汽車空調(diào)實(shí)用技術(shù)》第414頁(yè)至416頁(yè)查出制冷劑比熱Cp為0.9IKJ/(kg.K)，即910 J/(kg.K)。
[0021]制冷劑氣體常數(shù)R計(jì)算:根據(jù)中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《工程熱力學(xué)》第21頁(yè)中，R=RcZM,由中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版的《工程熱力學(xué)》第20頁(yè)中記載的通用氣體常數(shù)Rtl為 8314J/ (kmol.K)，得出 R=8314/102.03=81.5 J/ (kg.K)。
[0022]根據(jù)能量方程
【權(quán)利要求】
1.一種流量測(cè)量裝置，包括沿流體流向間距設(shè)置在管體上的首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置，由電源供電以對(duì)首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置之間的管體進(jìn)行加熱的加熱裝置，其特征在于:還包括對(duì)管體內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力檢測(cè)裝置；所述的電源為穩(wěn)壓電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量檢測(cè)裝置，其特征在于:還包括接收首端溫度檢測(cè)裝置、尾端溫度檢測(cè)裝置、壓力檢測(cè)裝置輸出的檢測(cè)信息并進(jìn)行流量計(jì)算的微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置均采用溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的加熱裝置為包裹在管體外部的電加熱毯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的流量檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的壓力檢測(cè)裝置為壓力傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的管體為車輛空調(diào)制冷管，所述的流體為制冷劑。
7.一種流量檢測(cè)方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 步驟一，由電 源對(duì)加熱裝置供電，使加熱裝置以恒定功率Q對(duì)管體加熱； 步驟二，首端溫度檢測(cè)裝置和尾端溫度檢測(cè)裝置對(duì)所在位置的管體內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，得到首端溫度tl和尾端溫度t2;壓力檢測(cè)裝置對(duì)管體內(nèi)流體壓力進(jìn)行檢測(cè)，得到壓力值P ; 步驟三，容積流量V計(jì)算，
V=Q*R*T/CP (T2-T1)P ； 其中， Q為加熱裝置的恒定功率；R為氣體常數(shù)；P為流體絕對(duì)壓力J1為首端開(kāi)爾文溫度；T2為尾端開(kāi)爾文溫度；ρ為管體內(nèi)流體絕對(duì)壓力；CP為制冷劑比熱；τ為被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量檢測(cè)方法，其特征在于:所述的被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度T= T2。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的流量檢測(cè)方法，其特征在于:所述的被測(cè)管體的選取開(kāi)爾文溫度T為被測(cè)管體的對(duì)數(shù)平均溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的流量檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟三中，V=kQ*R*T/Cp (T2-T1) P，其中，k 為修正系數(shù)，k 為 0.75-0.9。
【文檔編號(hào)】G01F1/34GK103697949SQ201310746772
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】姚軍平, 秦紅, 陳鳳云 申請(qǐng)人:長(zhǎng)城汽車股份有限公司