流量檢測裝置及方法
【專利摘要】本發明涉及一種對流體的流量進行檢測的流量檢測裝置，其包括沿流體流向間距設置在管體上的首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置，由電源供電以對首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置之間的管體進行加熱的加熱裝置，還包括對管體內的壓力進行檢測的壓力檢測裝置；所述的電源為穩壓電源；同時，本發明還涉及一種流量檢測方法。采用本發明的技術方案，實現了對流量的檢測，且適合對車輛空調系統的流量檢測，其結構簡單，使用方便。
【專利說明】流量檢測裝置及方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種對流體的流量進行檢測的流量檢測裝置，同時，本發明還涉及一種流量檢測方法。
【背景技術】
[0002]現有的流量測量方法主要是兩類，接觸式及非接觸式，接觸式測量主要有轉子流量計，因其本身體積較大，且需要對管路進行特殊加工，適用范圍較窄。非接觸式流量測量主要有超聲波流量計， 但此設備對于小管道內流體的測量準確度極差，設備的安裝環境要求很高，且價格昂貴，無法大量的使用。
[0003]中國發明專利CN100491931C公開了一種流量檢測裝置，其包括管體、電磁感應線圈、電磁感應不銹鋼加熱筒、紅外線溫度探頭、加熱功率驅動器、微處理控制器，管體沿軸向方向開設有一從大孔徑通過臺階向小孔徑過渡的帶臺階的通孔，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，管體的管壁上開設有相同結構的另一帶臺階的通孔，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電壓輸出引腳和差分運算放大器的一對輸入引腳相連，偏置電壓引腳接電位器的輸出端，其雖然實現了對流量的測量，但其結構中，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，不適合對復雜結構管路的實時測量，且該測量裝置需要對被測管路進行適應性的測量結構改變，同時各個測量裝置對測量環境的要求比較嚴格，如在實車測量車輛空調制冷劑流量過程中，由于汽車空調系統受車速變化、啟停機變化等因素的影響，管內的制冷劑處于變強度流量過程中，如上測量結構顯然不適合對實車中制冷劑流量的檢測。
【發明內容】
[0004]為解決現有技術中存在的不足，本發明提供了一種在不改變被測管路結構情況下能夠對管路內流體流量進行檢測的流量檢測裝置，其結構簡單，可適應復雜的檢測環境。
[0005]為實現上述目的，本發明的流量測量裝置，包括沿流體流向間距設置在管體上的首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置，由電源供電以對首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置之間的管體進行加熱的加熱裝置，還包括對管體內的壓力進行檢測的壓力檢測裝置；所述的電源為穩壓電源。采用如上方案，利用對管體內制冷劑加熱后，管體因間距產生的溫度差以及管內壓力，即可計算得出管體內的流量，其不受管體在實際使用時形狀布局的制約，其整體結構簡單。
[0006]作為對上述方式的改進，還包括接收首端溫度檢測裝置、尾端溫度檢測裝置、壓力檢測裝置輸出的檢測信息并進行流量計算的微處理器。采用微處理器對流量進行計算，提高了自動化效果。
[0007]作為對本發明的限定，所述的首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置均采用溫度傳感器。采用溫度傳感器，尤其是表面式數字溫度傳感器，可提高測量過程中的抗干擾能力，提高了測量結果的精確性。
[0008]作為對上述方式的限定，所述的加熱裝置為包裹在管體外部的電加熱毯。
[0009]作為對上述方式的限定，所述的壓力檢測裝置為壓力傳感器。
[0010]作為對本發明的限定，所述的管體為車輛空調制冷管，所述的流體為制冷劑。將本發明的裝置應用在車輛空調制冷劑流量的檢測中，實現了汽車空調系統實車下的在線測量，且在應用過程中，不會受到車輛機艙內大量熱能的干擾，同時也不會對車內儀表產生干擾。
[0011]此外，本發明同時提供了一種流量檢測方法，該方法包括如下步驟:
步驟一，由電源對加熱裝置供電，使加熱裝置以恒定功率Q對管體加熱；
步驟二，首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置對所在位置的管體內溫度進行檢測，得到首端溫度tl和尾端溫度t2;壓力檢測裝置對管體內流體壓力進行檢測，得到壓力值P ;
步驟三，容積流量V計算，
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；P為流體絕對壓力J1為首端開爾文溫度；T2為尾端開爾文溫度；ρ為管體內流體絕對壓力；CP為制冷劑比熱；τ為被測管體的選取開爾文溫度。
[0012]作為對上述方式的限定，所述的被測管體的選取開爾文溫度T= T20
[0013]作為對上述方式的限定，所述的被測管體的選取開爾文溫度T為被測管體的對數平均溫度。選取開爾文溫度T采用被測管體的對數平均溫度，有效的提高了測量的精確性。
[0014]作為對本發明的限定，所述的步驟三中，V=kQ*R*T/Cp (T2-T1) P，其中，k為修正系數，k為0.75-0.9。由于在對管體加熱過程中產生熱損，因此，在對溶劑流量進行計算時加入修正系數，進一步提高了測量結果的精確性。
[0015]綜上所述，采用本發明的技術方案，實現了對流量的檢測，且適合對車輛空調系統的流量檢測，其結構簡單，使用方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖及【具體實施方式】對本發明作更進一步詳細說明:
圖1是本發明實施例的整體結構示意圖；
圖中:
1、管體；2、前端溫度檢測裝置；3、尾端溫度檢測裝置；4、電源；5、加熱裝置；6、壓力檢測裝置；7、微處理器；71、便攜式電腦；72、數據采集模塊。
【具體實施方式】
[0017]由圖1所示，本實施例涉及一種流量測量裝置，是對管體I內的流體的流量進行檢測，以車輛空調冷卻液流量檢測為例，其包括沿流體流向間距設置在管體I上的首端溫度檢測裝置2和尾端溫度檢測裝置3，由電源4供電以對首端溫度檢測裝置2和尾端溫度檢測裝置2之間的管體I進行加熱的加熱裝置5，其中，首端溫度檢測裝置2和尾端溫度檢測裝置3均采用表面式數字溫度傳感器，電源4采用穩壓電源，而加熱裝置5則采用由穩壓電源供電的包裹在管體1外部的電加熱毯，為了實現管體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有包裹在管體1外部的保溫材料。此外，在管體1上還設有對管體1內的壓力進行檢測的壓力檢測裝置6，壓力檢測裝置6可采用壓力傳感器，以實現對管體1內的冷卻液壓力進行檢測。
[0018]為了進一步提高對流量測量的自動化程度，本實施例中還包括接收首端溫度檢測裝置2、尾端溫度檢測裝置3、壓力檢測裝置6輸出的檢測信息并進行流量計算的微處理器7，微處理器7采用現有常規的具有數據接收和處理功能的裝置，如可采用加載相關計算程序的便攜式電腦71，其信號輸入端連接有對數據進行接收的數據采集模塊72。
[0019]基于如上裝置，如下以汽車空調制冷劑流量在線檢測為例，對本發明涉及的流量檢測方法描述如下，其中，制冷劑采用R134a，其分子量M為102.03 ;管體的內徑Φ 13mm，穩壓電源使用220v交流電，調節電流輸出為5A，進而使得加熱裝置的恒定功率Q為1100W。
[0020]步驟一，由電源4對電加熱毯供電，使電加熱毯對管體I加熱；
步驟二，首端溫度檢測裝置2和尾端溫度檢測裝置3對所在位置的管體I內溫度進行檢測，測得首端溫度tl為1.5°C，尾端溫度t2為26.7V ;壓力檢測裝置對管體內流體壓力進行檢測，得到壓力值P為0.26Mpa (表壓)；
步驟三，容積流量V計算:
根據tl、t2計算得到首端開爾文溫度T1= tl+273.15=1.5+273.15=274.65K ；尾端開爾文溫度T1= t2+273.15=26.7+273.15=299.85K。流體絕對壓力P=P+大氣壓力=0.26+0.103=0.363MPa。根據流體絕對壓力以及制冷劑類型，由機械工業出版社出版的《汽車空調實用技術》第414頁至416頁查出制冷劑比熱Cp為0.9IKJ/(kg.K)，即910 J/(kg.K)。
[0021]制冷劑氣體常數R計算:根據中國建筑工業出版社出版的《工程熱力學》第21頁中，R=RcZM,由中國建筑工業出版社出版的《工程熱力學》第20頁中記載的通用氣體常數Rtl為 8314J/ (kmol.K)，得出 R=8314/102.03=81.5 J/ (kg.K)。
[0022]根據能量方程
【權利要求】
1.一種流量測量裝置，包括沿流體流向間距設置在管體上的首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置，由電源供電以對首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置之間的管體進行加熱的加熱裝置，其特征在于:還包括對管體內的壓力進行檢測的壓力檢測裝置；所述的電源為穩壓電源。
2.根據權利要求1所述的流量檢測裝置，其特征在于:還包括接收首端溫度檢測裝置、尾端溫度檢測裝置、壓力檢測裝置輸出的檢測信息并進行流量計算的微處理器。
3.根據權利要求1或2所述的流量檢測裝置，其特征在于:所述的首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置均采用溫度傳感器。
4.根據權利要求1或2所述的流量檢測裝置，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.根據權利要求1或2所述的流量檢測裝置，其特征在于:所述的壓力檢測裝置為壓力傳感器。
6.根據權利要求1所述的流量檢測裝置，其特征在于:所述的管體為車輛空調制冷管，所述的流體為制冷劑。
7.一種流量檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟: 步驟一，由電 源對加熱裝置供電，使加熱裝置以恒定功率Q對管體加熱； 步驟二，首端溫度檢測裝置和尾端溫度檢測裝置對所在位置的管體內溫度進行檢測，得到首端溫度tl和尾端溫度t2;壓力檢測裝置對管體內流體壓力進行檢測，得到壓力值P ; 步驟三，容積流量V計算，
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；P為流體絕對壓力J1為首端開爾文溫度；T2為尾端開爾文溫度；ρ為管體內流體絕對壓力；CP為制冷劑比熱；τ為被測管體的選取開爾文溫度。
8.根據權利要求7所述的流量檢測方法，其特征在于:所述的被測管體的選取開爾文溫度T= T2。
9.根據權利要求7所述的流量檢測方法，其特征在于:所述的被測管體的選取開爾文溫度T為被測管體的對數平均溫度。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的流量檢測方法，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，k 為 0.75-0.9。
【文檔編號】G01F1/34GK103697949SQ201310746772
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】姚軍平, 秦紅, 陳鳳云 申請人:長城汽車股份有限公司
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