JPH0295248A - 熱量計 - Google Patents
熱量計Info
- Publication number
- JPH0295248A JPH0295248A JP24719588A JP24719588A JPH0295248A JP H0295248 A JPH0295248 A JP H0295248A JP 24719588 A JP24719588 A JP 24719588A JP 24719588 A JP24719588 A JP 24719588A JP H0295248 A JPH0295248 A JP H0295248A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixed gas
- heat
- laminar flow
- differential pressure
- calorimeter
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技亙氷几
本発明は、層流形の熱式流量計が燃料混合ガスの熱量の
関数とした電圧を出力することに基づいて混合ガスの熱
量を検知する熱量計に関する。
関数とした電圧を出力することに基づいて混合ガスの熱
量を検知する熱量計に関する。
災米改権
燃料ガスおよび天然ガスは、その製造出荷時において熱
量および燃焼性を検知記録することが法的に規定されて
おり、この規定に基づいて混合ガスの熱量を計測する熱
量計が定められている1代表的な熱量計としてユンカー
ス式流水熱量計がある。この熱量計の原理は、混合ガス
の燃料を空気と共に完全に燃焼させ、燃焼して生じた廃
ガスを最初のガス温度迄冷却して生成水蒸気を凝縮させ
、発生した熱の総量を熱量計に流れる水に吸収させるこ
とにより、一定の混合ガス試料に対応する流水量と、該
流水の流入口および流出口における温度の温度差とを乗
算し、この乗算結果から総熱量を求めるものである。こ
の熱量計は、基準熱量計として使用されているが、試験
においては、水温と室温との温度差を±0.5℃の範囲
内で一致させるとか、1回の測定時間内における水の温
度変化を0.05℃以内に保つことが条件とされる等、
測定環境においての規定が厳しく、また、測定の応答性
も悪いので精度試験には適しているが生産ラインに適し
ないため、別に速溶形の熱量計を使用することも認めら
れており、通常、熱量の測定は、速溶形の熱量計により
連続的に行われている。
量および燃焼性を検知記録することが法的に規定されて
おり、この規定に基づいて混合ガスの熱量を計測する熱
量計が定められている1代表的な熱量計としてユンカー
ス式流水熱量計がある。この熱量計の原理は、混合ガス
の燃料を空気と共に完全に燃焼させ、燃焼して生じた廃
ガスを最初のガス温度迄冷却して生成水蒸気を凝縮させ
、発生した熱の総量を熱量計に流れる水に吸収させるこ
とにより、一定の混合ガス試料に対応する流水量と、該
流水の流入口および流出口における温度の温度差とを乗
算し、この乗算結果から総熱量を求めるものである。こ
の熱量計は、基準熱量計として使用されているが、試験
においては、水温と室温との温度差を±0.5℃の範囲
内で一致させるとか、1回の測定時間内における水の温
度変化を0.05℃以内に保つことが条件とされる等、
測定環境においての規定が厳しく、また、測定の応答性
も悪いので精度試験には適しているが生産ラインに適し
ないため、別に速溶形の熱量計を使用することも認めら
れており、通常、熱量の測定は、速溶形の熱量計により
連続的に行われている。
速溶形の熱量計は、燃料ガスおよび空気を各々流量計に
より計量して混合し、これをバーナで燃焼させ、燃焼し
て生じた排ガスの温度と、燃焼用空気のバーナ入口にお
ける温度とを熱電対等の温度検出器により検出して各々
の温度差を求め、一方。
より計量して混合し、これをバーナで燃焼させ、燃焼し
て生じた排ガスの温度と、燃焼用空気のバーナ入口にお
ける温度とを熱電対等の温度検出器により検出して各々
の温度差を求め、一方。
燃料ガスの空気に対する比重を検知して、試料ガスの総
発熱量と、該試料ガスの空気に対する比重の平方根との
比であるウオツベ指数(W−Iと呼ぶ)を求め、被検燃
料ガスの熱量をW・工と試料ガスの空気に対する比重の
平方根との積として算出されるものである。その他の熱
量検知方法として、混合ガスの熱量が、該混合ガスの密
度に比例することが実験的に確かめられており、混合ガ
スの密度計測結果から熱量を算出することも試みられて
いる。
発熱量と、該試料ガスの空気に対する比重の平方根との
比であるウオツベ指数(W−Iと呼ぶ)を求め、被検燃
料ガスの熱量をW・工と試料ガスの空気に対する比重の
平方根との積として算出されるものである。その他の熱
量検知方法として、混合ガスの熱量が、該混合ガスの密
度に比例することが実験的に確かめられており、混合ガ
スの密度計測結果から熱量を算出することも試みられて
いる。
従】口(1匁1]、哉
上述した速溶形の熱量計は、高精度な基準熱量計である
エンカース式流水形熱量計に代ねる実用形の熱量計であ
るが、測定値がドリフトするため計測精度が低く一回の
連続運転時間に2回の割合で、前記エンカース式流水形
熱量計と比較し、計測値を補正している。この補正操作
は煩わしいものであり、また、密度を検知する方法にお
いては、密度計が通常高価である等の問題点があり、安
価、簡易に熱量を求めることはできなかった。
エンカース式流水形熱量計に代ねる実用形の熱量計であ
るが、測定値がドリフトするため計測精度が低く一回の
連続運転時間に2回の割合で、前記エンカース式流水形
熱量計と比較し、計測値を補正している。この補正操作
は煩わしいものであり、また、密度を検知する方法にお
いては、密度計が通常高価である等の問題点があり、安
価、簡易に熱量を求めることはできなかった。
4題貞 のための手
本発明は、上述した熱量計測手段の問題点を解決するた
めになされたもので、簡易な熱式流量計を利用して熱量
を検知する熱量計を提供するものである。混合ガスの物
性と熱量との間には、密度に比例して熱量が増加するこ
と、粘度μは熱量に逆比例して低下し、また熱式流量計
の出力を試験ガスと被測ガスとの物性比の相違により補
正する出力補正係数である混合ガスのコンバージョンフ
ァクタCfm1xも熱量が増加するのに逆比例する関係
にある。これに対して混合ガスを層流で流通する熱式流
量計の出力信号は、混合ガスの密度に比例し、粘度μコ
ンバージョンファクタCfm1xを変数として変化する
関係をもっている。本発明は、取上の関係に基づいてな
されたものである。即ち、燃料用の混合ガスを層流で流
通する伝熱性の導管と、該導管に抵抗線を巻回し、前記
混合ガスに熱量を供給する加熱手段と、該加熱手段の前
後流部における混合ガスの温度を検知する温度検出手段
とからなり、該温度検出手段により検知された各々の温
度の温度差に比例した出力電圧により混合ガスの質量流
量を求める熱式流量計における前記導管の流入、流出部
間の差圧を一定に保持して得た、前記出力電圧が混合ガ
スの発熱址に応じて変化することから混合ガスの熱量を
検出する熱量計である。
めになされたもので、簡易な熱式流量計を利用して熱量
を検知する熱量計を提供するものである。混合ガスの物
性と熱量との間には、密度に比例して熱量が増加するこ
と、粘度μは熱量に逆比例して低下し、また熱式流量計
の出力を試験ガスと被測ガスとの物性比の相違により補
正する出力補正係数である混合ガスのコンバージョンフ
ァクタCfm1xも熱量が増加するのに逆比例する関係
にある。これに対して混合ガスを層流で流通する熱式流
量計の出力信号は、混合ガスの密度に比例し、粘度μコ
ンバージョンファクタCfm1xを変数として変化する
関係をもっている。本発明は、取上の関係に基づいてな
されたものである。即ち、燃料用の混合ガスを層流で流
通する伝熱性の導管と、該導管に抵抗線を巻回し、前記
混合ガスに熱量を供給する加熱手段と、該加熱手段の前
後流部における混合ガスの温度を検知する温度検出手段
とからなり、該温度検出手段により検知された各々の温
度の温度差に比例した出力電圧により混合ガスの質量流
量を求める熱式流量計における前記導管の流入、流出部
間の差圧を一定に保持して得た、前記出力電圧が混合ガ
スの発熱址に応じて変化することから混合ガスの熱量を
検出する熱量計である。
実施例
第1図は、本発明の熱量計の原理を説明するブロック図
で、図中、10は被測定の燃料である主としてCnH2
n4−2(n=1.2.3−)の混合ガスQgが流通す
る流路であり、該ガスQgは図示しないガス源から圧送
されてくる。1は減圧弁であり流MIOに圧送される混
合ガスを設定圧力に減圧する。減圧された混合ガスの圧
力は圧力計Pにより監視され、フィルタFにより混合ガ
ス中に含まれるダスト等の微粉が除去され、後流側への
ダスト流出が阻止される。2は絞りで、混合ガスの流電
を調整する。3は熱式流量計(以下、M・F−Mと呼ぶ
)で、混合ガスを低いレイノルズ数(200以下)の層
流で流通する熱伝導性で耐蝕性のあるステンレス等の薄
肉管からなる層流管31と、該層流管31の外周に絶縁
巻回された抵抗線32と変換部33とからなっている。
で、図中、10は被測定の燃料である主としてCnH2
n4−2(n=1.2.3−)の混合ガスQgが流通す
る流路であり、該ガスQgは図示しないガス源から圧送
されてくる。1は減圧弁であり流MIOに圧送される混
合ガスを設定圧力に減圧する。減圧された混合ガスの圧
力は圧力計Pにより監視され、フィルタFにより混合ガ
ス中に含まれるダスト等の微粉が除去され、後流側への
ダスト流出が阻止される。2は絞りで、混合ガスの流電
を調整する。3は熱式流量計(以下、M・F−Mと呼ぶ
)で、混合ガスを低いレイノルズ数(200以下)の層
流で流通する熱伝導性で耐蝕性のあるステンレス等の薄
肉管からなる層流管31と、該層流管31の外周に絶縁
巻回された抵抗線32と変換部33とからなっている。
抵抗線32は84流管31を介して混合ガスに熱伝達す
る加熱要素であるRHと、該R,の上流側の抵抗線R□
と下流側の抵抗線R2とで対をなす混合ガス温度検出要
素とからなっている。各々は、端子’I”H+ TH’
+ T、+ Tx’*およびT、、 T2’を介して変
換部33に導びかれ、抵抗線R1とR2はブリッジの2
辺を構成し、」二、下流間の混合ガスの温度差をブリッ
ジ抵抗の不平衡最に比例する出力電圧値に変換する。4
は圧力制御弁で、層流管3]の流入、流出部間の圧力差
を希望する圧力である設定圧力に制御する弁装置であり
、差圧検出器7により検出された層流管31の検出圧力
を設定圧力に等しくする制御指令を出すコントローラ6
により駆動される。5は上述の構成によりM−F・M3
から出力された電圧VOに基づいて混合ガスの熱量を演
算し、該演算結果により求められた混合ガスの熱量を表
示する演算表示器である。
る加熱要素であるRHと、該R,の上流側の抵抗線R□
と下流側の抵抗線R2とで対をなす混合ガス温度検出要
素とからなっている。各々は、端子’I”H+ TH’
+ T、+ Tx’*およびT、、 T2’を介して変
換部33に導びかれ、抵抗線R1とR2はブリッジの2
辺を構成し、」二、下流間の混合ガスの温度差をブリッ
ジ抵抗の不平衡最に比例する出力電圧値に変換する。4
は圧力制御弁で、層流管3]の流入、流出部間の圧力差
を希望する圧力である設定圧力に制御する弁装置であり
、差圧検出器7により検出された層流管31の検出圧力
を設定圧力に等しくする制御指令を出すコントローラ6
により駆動される。5は上述の構成によりM−F・M3
から出力された電圧VOに基づいて混合ガスの熱量を演
算し、該演算結果により求められた混合ガスの熱量を表
示する演算表示器である。
次に、上述した構成において混合ガスの熱量を求める本
発明の詳細な説明する。まず、M−F・M3の出力電圧
Voは周知であり、定圧比熱Cpの単一ガスを試験ガス
とした場合の出力電圧V。
発明の詳細な説明する。まず、M−F・M3の出力電圧
Voは周知であり、定圧比熱Cpの単一ガスを試験ガス
とした場合の出力電圧V。
は、
Vo=K・ ρ ・CP ・ φv −
(1)(但し、K:定数、ρ:密度、φV:体積流量)
で表わされ、定圧比熱Cp、体積流−1,HφVが定め
られると出力電圧Voはガス密度ρに比例する。
(1)(但し、K:定数、ρ:密度、φV:体積流量)
で表わされ、定圧比熱Cp、体積流−1,HφVが定め
られると出力電圧Voはガス密度ρに比例する。
また、(1)式で調整されたM −F −M 3に対し
て他のtli−成分の実用ガスを流した場合は、(1)
式にコンバージョンファクタC1が乗算される。
て他のtli−成分の実用ガスを流した場合は、(1)
式にコンバージョンファクタC1が乗算される。
このときのコンバージョンファクタC1は試験ガスの密
度ρと、定圧比熱Cpとの積を、実用ガスの密度ρXと
定圧比熱Cpxの積で除した値で与えられる。実用ガス
が混合カスの場合のコンバージョンファクタCfm1x
は各々の混合ガスのコンバージョンファクタに分圧を乗
算した値を、すべての混合ガス成分について加算して求
められ、単一実用ガスの場合と同様に扱われる。一方、
層流管31内を流通する混合ガスの流量φVをハーゲン
ボアズイユの式で求めると、レイノルズ数が200以下
に規定されており、混合ガスの運動エネルギを考慮する
必要がないので(2)式であられされる。
度ρと、定圧比熱Cpとの積を、実用ガスの密度ρXと
定圧比熱Cpxの積で除した値で与えられる。実用ガス
が混合カスの場合のコンバージョンファクタCfm1x
は各々の混合ガスのコンバージョンファクタに分圧を乗
算した値を、すべての混合ガス成分について加算して求
められ、単一実用ガスの場合と同様に扱われる。一方、
層流管31内を流通する混合ガスの流量φVをハーゲン
ボアズイユの式で求めると、レイノルズ数が200以下
に規定されており、混合ガスの運動エネルギを考慮する
必要がないので(2)式であられされる。
(但し、R2:定数、ΔP:圧損、 μmjx : ’
d’a合ガスの粘度) ここで、圧損△pは一定値に制御されているので混合ガ
スの体積流量φVは混合ガスの粘度μmixに逆比例し
て層流管31内を流通する。従って、M・F−M 3の
出力Voは(1)、(2)式およびコンバージョンファ
クタCfm1xと、試験ガスのCpは知られていること
から、 (但し、K=に工・R2・△p ’ CPにより求めら
れる定数、ρmix:混合ガス密度) 即ち、混合ガスの出力Vom1×は、密度ρmjxとコ
ンバージョンファクタCfm1xと粘度μ+nixとの
比との積に比例する。しかるに、第2図には混合ガスの
密度ρmix 、コンバージョンファクタCfmixお
よび粘度μmixの変化に対する熱量Qの関係が示され
ており、密度ρmixと熱MQとは比例関係にあり、粘
度μmixとコンバージョンファクタCfm1xとは熱
ff1Qと逆比例する実験値が示されている。この第2
図の関係を(3)式に代入すると。
d’a合ガスの粘度) ここで、圧損△pは一定値に制御されているので混合ガ
スの体積流量φVは混合ガスの粘度μmixに逆比例し
て層流管31内を流通する。従って、M・F−M 3の
出力Voは(1)、(2)式およびコンバージョンファ
クタCfm1xと、試験ガスのCpは知られていること
から、 (但し、K=に工・R2・△p ’ CPにより求めら
れる定数、ρmix:混合ガス密度) 即ち、混合ガスの出力Vom1×は、密度ρmjxとコ
ンバージョンファクタCfm1xと粘度μ+nixとの
比との積に比例する。しかるに、第2図には混合ガスの
密度ρmix 、コンバージョンファクタCfmixお
よび粘度μmixの変化に対する熱量Qの関係が示され
ており、密度ρmixと熱MQとは比例関係にあり、粘
度μmixとコンバージョンファクタCfm1xとは熱
ff1Qと逆比例する実験値が示されている。この第2
図の関係を(3)式に代入すると。
出力voIllixと、熱ff1Qとの関係は一義的に
定められるので出力V omixにより混合ガスの熱量
が求められる。また(3)式右辺のCfm1x/μmi
x項をみると、熱量Qに対してコンバージョンファクタ
Cfm1xおよび粘度μmixの関係が知られているの
で前述の(3)式に第2図の関係を代入して得られた出
力V omixを補正することにより、出力Vomix
の電圧値を密度ρmixに比例して変化する熱量を示す
値にすることができる。
定められるので出力V omixにより混合ガスの熱量
が求められる。また(3)式右辺のCfm1x/μmi
x項をみると、熱量Qに対してコンバージョンファクタ
Cfm1xおよび粘度μmixの関係が知られているの
で前述の(3)式に第2図の関係を代入して得られた出
力V omixを補正することにより、出力Vomix
の電圧値を密度ρmixに比例して変化する熱量を示す
値にすることができる。
第3図は他の実施例を示すもので、第1図と共通する構
成横素には同一の符号を付し説明を省く。
成横素には同一の符号を付し説明を省く。
第3図において、8は層流素子で、レイノルズ数が20
0以下の低い値に保つ素子(図示せず)または細管を収
納したもので該素子数を変えることにより流量を加減で
きる。バイパス流路11はM−F−M3と圧力制御弁4
とが直列に接続された流路をもち1層流素子8に並列接
続される。該圧力制御弁4は層流素子8の差圧を設定値
に保つ制御をするものである。この方式においては、流
量範囲の変更が可能となる。また、層流素子8間の差圧
も一定であるから層流素子3を流通する流量は粘度μm
ixに逆比例して変化するので大流量が得られるだけで
なく第2図に示した粘度μmixに対する熱量Qとの関
係を実質的に大きい変化率にすることが可能となり検出
感度をあげることができる。
0以下の低い値に保つ素子(図示せず)または細管を収
納したもので該素子数を変えることにより流量を加減で
きる。バイパス流路11はM−F−M3と圧力制御弁4
とが直列に接続された流路をもち1層流素子8に並列接
続される。該圧力制御弁4は層流素子8の差圧を設定値
に保つ制御をするものである。この方式においては、流
量範囲の変更が可能となる。また、層流素子8間の差圧
も一定であるから層流素子3を流通する流量は粘度μm
ixに逆比例して変化するので大流量が得られるだけで
なく第2図に示した粘度μmixに対する熱量Qとの関
係を実質的に大きい変化率にすることが可能となり検出
感度をあげることができる。
効 果
以上に述べた本発明の熱量計によると、通常使用されて
いる小形で安価な熱式流量計に被熱量測定の燃料用混合
ガスを流通し、該燃料用混合ガスの流入口圧力を一定に
して絞り弁を設は熱式流量計の圧力損失を一定に制御す
る差圧検出器および圧力制御弁からなる圧力制御手段と
からなる簡単な構成要素をもって混合ガスの発熱量に応
じて変化する熱式流量計の出力信号が得られるので、応
答性もよく、簡易で高精度な熱量計が安価に提供するこ
とができる。
いる小形で安価な熱式流量計に被熱量測定の燃料用混合
ガスを流通し、該燃料用混合ガスの流入口圧力を一定に
して絞り弁を設は熱式流量計の圧力損失を一定に制御す
る差圧検出器および圧力制御弁からなる圧力制御手段と
からなる簡単な構成要素をもって混合ガスの発熱量に応
じて変化する熱式流量計の出力信号が得られるので、応
答性もよく、簡易で高精度な熱量計が安価に提供するこ
とができる。
第1図は、本発明の一実施例を説明するためのブロック
図で、第2図は、燃料の混合ガスの熱量と密度、粘度お
よびコンバージョンファクタとの関係を示す物性値表、
第3図は、本発明の他の実施例を説明するためのブロッ
ク図である。 1・・・減圧弁、2・・・圧力コントローラ、3・・・
熱式流量計(M−F−M)、4・・・圧力制御弁、5・
・・演算表示器、6・・・コントローラ、7・・・差圧
検出器。
図で、第2図は、燃料の混合ガスの熱量と密度、粘度お
よびコンバージョンファクタとの関係を示す物性値表、
第3図は、本発明の他の実施例を説明するためのブロッ
ク図である。 1・・・減圧弁、2・・・圧力コントローラ、3・・・
熱式流量計(M−F−M)、4・・・圧力制御弁、5・
・・演算表示器、6・・・コントローラ、7・・・差圧
検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、燃料用の混合ガスを層流で流通する伝熱性の導管と
、該導管に巻回された抵抗線を有し前記混合ガスに熱量
を供給する加熱手段と、該加熱手段の前後流部における
混合ガスの温度を検知する温度検出手段とからなり、該
温度検出手段により検知された各々の温度の温度差に比
例した出力電圧により混合ガスの質量流量を求める熱式
流量計における前記導管の流入、流出部間の差圧を一定
に保持して得た前記出力電圧より混合ガスの熱量を検知
することを特徴とする熱量計。 2、混合ガスの熱量を混合ガスの密度に比例した電圧値
として出力することを特徴とする請求項第1項記載の熱
量計。 3、混合ガスを層流で流通する層流素子と、該層流素子
間の差圧を検知する差圧検出器と、熱式流量計および圧
力制御弁を直列接続し、前記層流素子の両端に連通する
バイパス流路と、前記差圧検出器の出力に基づいて層流
素子の差圧を設定された値に保持するため、前記バイパ
ス流路における圧力制御弁を制御するコントローラと、
前記熱式流量計の出力電圧を混合ガスの粘度並びにコン
バージヨンフアクタに逆比例して変化する熱量との関係
に基づいて、該混合ガスの熱量を演算出力・表示する演
算表示器とから構成したことを特徴とする請求項第1項
又は第2項記載の熱量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24719588A JPH0295248A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 熱量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24719588A JPH0295248A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 熱量計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0295248A true JPH0295248A (ja) | 1990-04-06 |
Family
ID=17159862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24719588A Pending JPH0295248A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | 熱量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0295248A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010008165A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Tokyo Gas Co Ltd | 混合ガスの成分測定装置及び成分測定方法 |
US7992454B2 (en) | 2009-12-04 | 2011-08-09 | International Business Machines Corporation | Airflow bench with laminar flow element |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61182563A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-15 | Kajima Corp | 熱量測定装置 |
JPS6258124A (ja) * | 1985-09-07 | 1987-03-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 熱量計測装置 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP24719588A patent/JPH0295248A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61182563A (ja) * | 1985-02-08 | 1986-08-15 | Kajima Corp | 熱量測定装置 |
JPS6258124A (ja) * | 1985-09-07 | 1987-03-13 | Agency Of Ind Science & Technol | 熱量計測装置 |
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