Отсасывающий термометр

 

ОТСАСЫВАЮиИЙ ТЕРМОМЕТР, содержащий водоохлаждаемый корпус, расположенный в нем газоотводящий каиал и термометр, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения непосредственного контакта термометра с топочными газами, рабочий конец газоотводящего канала вьшолнен в виде сообщающихся через общий коллектор двух патрубков, одинаковых по длине и внутреннему диаметру, с различнььми термосопротивлениями цилиндрических стенок, при этом в стенке каждого патрубка в плоскости его S поперечного сечения и на разных рас (Л стояниях от его продольной оси размещены два термометра. N3 О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (512 4 С 01 К 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕП=НИЯ

Н А ВТОРСНОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3339426/)8-10 (22) 18.09,81 (46) 30.10,86. Вюл. 1ъ 40 (71) Среднеазиатский с >илиал Всесоюзного научно-исследовательского института газа в народном хозяйстве и подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (72) З.С.Талибджанов, Г.1,.Сидельни— ков и В.K.Ïoñòíîâ (53) 536.53(088.8) (56) Эстеркнн Р.И., Иссерлин Л.С. и Певзнер Г1.И. Г!етоды теплотехнических измерений и испытаний при сжигании гала. Л.: Недра, 1972, с. 93-103, Линевег Ф. Измерение температур в технике. Справочник. N.: Г1еталлургия, 1980 с. 309, рис. 8.9.. ®U 1267174 А 1 (54) (57) ОТСЛС1-1ВЛЮЩИ11 ТЕРГ10Г1ЕТР, содержащий водоохлаждаемый корпус, расположенный в пем газоотводящий канал и термометр, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения непосредстгенного контакта термометра с топочпьпш газами, рабочий конец галоотводящего канала выполнен в виде сообщающихся через общий коллектор двух патрубков, одинаковых по длине и внутреннему диаметру, с различными термосопротивлениями цилиндрических стенок, при этом в стенке каждого патрубка в плоскости его

t0 поперечного сечения и на разных расстояниях от его продольной оси размещены два термометра.

55

1 12671

Изобретение относится к теплотехническим измерениям, а именно к средствам измерения температуры газовых сред, образующихся при сгорании различных видов топлива в топочных камерах технических установок котлоагрегатов, промышленных печей и т.д.), Известен отсасывающий термометр, содержащий корпус с газоотводящим каналом, размещенную в нем термопа- !О ру, окруженную системой экранов.

Система экранов значительно снижает погрешность, вызванную лучистым теплообменом горячего спая термопары с окружающей средой. Однако при изме- 15 рении температуры запыленных газоных сред (продуктов сгорания тверpîãî и жидкого топлива) измерительная часть термометра быстро зашлаконывается золисто-сажистыми части- 20 цами и становится неработоспособной. Кроме того, сама система экранов обладает низкой механической прочностью и в процессе эксплуатации часто выходит из строя под дей- 25 стнием неизбежных механических или температурных напряжений. Необходимость размещения термопары в высокотемпературном потоке химически активной отсасываемой топочной сре- ЗО ды связана с применением термопар из благородных металлов (как правило платины и ее сплавов), что увеличивает стоимость отсасывающего экранированного термометра. 35

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является отсасывающий термометр, содержащий водоохлаждаемый корпус, расположенный в нем газоотводящий канал и тер- 40 мометр.

В качестве термометра используется термопара, установленная в керамической трубке (газоотводящем канале) .

Следует отметить, что собственная температура горячего спая термопары при заданных режимах (скорости отсоса газа, температуры стенки газоотводящего канала) и геометрических (диаметр газоотводящего канала) параметрах отсасывающего термометра с холодным экраном (охлаждаемым) характеризует лишь некоторую эффективную температуру сложного теплообмена газового потока с термопарой. Величина этой эффективной температуры неоднозначно связана со

74 2 среднемассоной температурой газового потока н поперечном сечении газоотводящего канала, содержащем горячий спай термопары.

Кроме того, н данном случае присутствует погрешность за счет теплопередачи от спая термопары излучением. Таким образом, измерения известным термометром производятся с недостаточной точностью, Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения непосредственного контакта термометра с топочными газами.

Указанная цель достигается тем, что рабочий конец газоотводящего канала выполнен н ниде сообщающихся через общий коллектор двух патрубков, одинаковых по длине и внутреннему диаметру, с различными термосопротивлениями цилиндрических стенок, при этом в стенке каждого патрубка в плоскости его поперечного сечения и на разных расстояниях от его продольной оси размещены два термомет-" ра.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый отсасынающий термометр, разрез; на фиг. 2 — разрез Л-А на фиг. 1 °

Отсасынающий термометр содержит водоохлаждаемый корпус 1, в котором расположен газоотводящий канал, рабочий конец которого. образован двумя одинаковыми по длине и внутреннему диаметру патрубками 3 и подключенными к общему коллектору 5.

Внутренние стенки патрубков образованы из тонкостенных металлических трубок б и 7, а внешние — из слоя изоляторов 8 и 9, в которых размеще-,. ны термометры 10-13 сопротивления, BbIIIoJIHQHHbIP в ниде обмоток из меД— ной проволоки, Причем два термомет ра 10 и 12 сопротивления размещены на внутренней поверхности изоляторов, а другие — 11 и 13 ближе к внешней поверхности изоляторов. Стенки патрубкон выполнены с различными термосопротивлениями, т.е. либо из ма-! териала с различной теплопроводностью, либо с различной толщиной, Свободные концы термометров сопротинления через уплотнительную пробку

14 выведены на клеммник 1S. Подвод охлаждающей воды осуществляется через трубки 16, подсоединенные к коллектору 17, 3 .,l 2671

Отсасывающий термометр работает следующим образом, Коллектор 17 подключают к водопроводной сети и устанавливают такой расход воды, который обеспечивает уровень температур корпуса во о, время измерений не выше 50 С. Коллек— тор 5 соединяют с отсасывающим устройством (вакуумный насос, эжектор и т.д.) и отсасынающий термометр 10 вводят в исследуемый объем теплотехнической установки. В процессе измерений внутренняя поверхность цилиндрических стенок патрубков нагревается за счет радиационного теплообмена с топочным пространством, а при наличии отсоса топочной среды— за счет коннективного теплообмена с

1п ц; — 1nR

Т -Т (Т -Т ).. !» " 1z 1пу 1п <ь

1п, -1nR (Y -Т ) хг 1n», — 1п», 1пх, -lnR

1 )

ln ln„

T T + (тх

Яг 1пхг f.n х . l qz

ir... -in Тх -Т» Уг

25 через внутреннюю поверхность цилиндрических стенок патрубков. При этом появляется возможность отказаться от измерения численного значения скорости отсоса топочных газов (достаточно обеспечить ее постоянство), расположить температурные преобразователи в относительно холодной массе цилиндрических стенок патрубков без непосредственного контакта с отслсынаемьг и топочными газа ги. высокотемпературным газовым потоком. где R - радиус внутренней поверхности изоляторов 8 и 9, м; х, х — радиусы термометров 10 и 11 сопротивления в цилиндрической стенке первого патруб- 30 кл, м;

У,, У вЂ” радиусы закладки термометров

12 и 13 сопротивления в цилиндрической стенке второго патрубка, м; 35

Тх,Y — температуры, измеряемые терх, х, мометрлми 1О и ll сопротивления, при отсосе топочных о газов, С;

V=o

Т,Т„ — температуры, измеряемые 40

» »г термометрами 10 и 11 сопротивления, без отсоса топочных газов, С; о

Т„,Т„ — температуры, измеряемые термометрами 12 и 13 сопроти- 45 вления при отсосе топочных

О газов, С; о %,,9 z — теплопроводность материала изоляторов 8, 9, Вт/(м С), Существенное упрощение расчетной 50 формулы (1) может быть достигнуто в случае й, = hz, х =у =R хг=уг=2. ,1о г ц, о

Используя обозначения. Т =Т Т хг

=Т„, Тх =Т,, Т„,=Т ., Ту, =Т, Т, Т из Аормулы (1) получим

v.o т -т т, -т, (2)

Т,-т, 74 4

llри этом наружные поверхности изоляторов 8 и 9 охлаждаются проточной водой, омывающей корпус 1. Для выбранной скорости отсоса топочных газон проводится измерение температур цилиндрических стенок патрубков с помощью термометров 10-. 13 сопротивления.

Для введения поправок на лучистый теплообмен между топочным прострапством и внутренней поверхностью цилиндрических стенок патрубков аналогичные измерения температур проводят при отсутствии отсоса топочных газов-.

Величина температуры (Т) газового потока, поступающего нл вход патрубков 3 и 4, вычисляется по формуле

Ч.О»=0 г» г», х (1- — — - — 7;

Т, -Т, 1 ?

Елк видно из формулы (2), численное значение температуры топочных газов, поступающих нл вход патрубков 3 и 4, зависит в этом случае, только от величины температуры, измеряемой термометрами 10-13 сопротивления, с отсосом и без отсоса топочных газон).

Равенство внутренних диаметров, но различное термосопротивление цилиндрических стенок патрубков позволяют исключить из расчетных уравнений отслсынающего термометра коэффициент коннективной теплоотдачи между газовым потоком и внутренней поверхностью этих цилиндрических стенок, л процесс измерения температур газового потока свести к расчету локальных плотностей тепловых потоков

Расположение температурных преобразователей нне активной зовы газового потока позволяет резко повысить точность измерений, надежность

174

Ф значению, что позволяет при меньших скоростях отсоса топочной среды достичь необходимой плотности конвективных тепловых потоков через внутреннюю поверхность цилиндрических стенок патрубков. ф 7

Фиг,2

Составитель Г.Максягин

Редактор Ю.Середа Техред A,Êðàâ÷óê Корректор С.йекмар

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 5752 35

Производств енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 1267 работы. и срок службы в условиях агрессивных высокотемпературных газовых сред.

Расположение температурных преобразователей вблизи плоскости входного торца патрубков (не далее одного диаметра патрубка) позволяет свести к минимуму влияние на результаты измерений догорания топочной среды и непостоянства коэффициента конвек- 10 тивной теплоотдачи на входном участке патрубков. При этом величина коэффициента конвективной теплоотдачи между газовым потоком и внутренней поверхностью цилиндрических стенок 1 приближается к своему максимальному

Кроме того, относительно низкая температура массы цилиндрических стенок патрубков позволяет заменить температурные преобразователи из благородных металлов медными термометрами сопротивления, что снижает стоимость отсасывающего термометра в 1520 раз по сравнению с существующими отсасывающими термометрами.