Термопара

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить эффективность термопары за счет обеспечения возможности измерения быстроизменяющихся температур в потоках газа или жидкости. К общему термоэлектроду 1 с большей теплопроводностью по его длине подсоединены дополнительные термоэлектроды 2-4 с образованием горячих спаев Д<SB POS="POST">1</SB>-Д<SB POS="POST">3</SB> различной инерционности. Конусообразная форма термоэлектрода 1 обеспечивает постепенное уменьшение инерционности горячих спаев к его концу, а конический переход рабочих концов термоэлектродов 2-4 позволяет подогнать их диаметр к диаметру термоэлектрода 1 в месте подсоединения. После погружения термопары в поток одновременно снимаются показания с трех спаев Д<SB POS="POST">1</SB>-Д<SB POS="POST">3</SB>, соответствующие их температурам Т<SB POS="POST">1</SB>-Т<SB POS="POST">3</SB>. По полученным показаниям методом экстраполяции определяется истинная температура (Т<SB POS="POST">ист</SB>). Высокая теплопроводность термоэлектрода 1, а также меньший в сравнении с горячими спаями диаметр его участков, соединяющих эти спаи, обеспечивает дополнительный подвод тепла к ним, что снижает инерционность и, как следствие, повышает точность определения Т<SB POS="POST">ист</SB>. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 1508106 А 1

151) 4 G 01 702 1302

ЮИЮЗНИ

ЖЙТК-1 Д,igL Щ (: . г;, ;,= ..„, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4190713/24 — 10 (22) 05.02.87 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Красноярский политехнический институт (72) Ю. В. Видин, А. К. Федюкович и Ю. В. Хрусталев (53) 536.532 (088.8) (56) Гордов А. Н. Измерения температур газовых потоков. М вЂ” Л.: Машгиз, 1962, с. 51 — 53.

Гордов А. Н. Основы пирометрии. М.:

Металлургия, 1964, с. 163 — 164. (54) ТЕРМОПАРА (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить эффективность термолары за счет обеспечения возможности измерения быстроизменяющихся температур в потоках газа или жидкости. К общему термоэлектроду 1 с большей теплопроводностью по его длине подсоединены дополнительные

2 термоэлектроды 2 — 4 с образованием горячих спаев Q — D различной инерционности.

Конусообразная форма термоэлектрода 1 обеспечивает постепенное уменьшение инерционности горячих спаев к его концу, а конический переход рабочих концов термоэлектродов 2 — 4 позволяет подогнать их диаметр к диаметру термоэлектрода 1 в месте подсоединения. После погружения термопары в поток одновременно снимаются показания с трех спаев D, — D,, соответствующие их температурам Т, — Т, . По полученным показаниям методом экстраполяции определяется истинная температура (Т„, ). Высокая теплопроводность термоэлектрода 1, а также меньший в сравнении с горячими спаями диаметр его участков, соединяющих эти спаи, обеспечивает дополнительный подвод тепла к ним, что снижает инерционность, и, как следствие, повышает точность определения

Т„,г. 3 ил.

15081

Формула изобретения

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам для измерения температуры в потоках и может быть использовано для измерения быстроизменяющихся температур при нестационарных процессах теплообмена, например в газовых турбиках.

Цель изобретения — повышение эффективности термопары.

На фиг. 1 показана предлагаемая термопара; на фиг. 2 — график экстраполяции

10 показании термопары к «нулевому» диаметру ее горячего спая; на фиг. 3 — распределение тем пературы по длине общего термоэлектрода.

Термопара содержит общий термоэлектрод 1, к которому присоединены дополни- 15 тельные термоэлектроды 2 — 4. Исходные термоэлектродные провода трех спайной термопары имеют одинаковый диаметр d. a рабоч ие концы общего и дополнительных терм оэлектродов выполнены с одинаковыми конусообразными сужениями к горячим спаям. В месте образования первого спая диаметры термоэлектродов 1 и 2 — d, равны минимально допустимому исходя из условия неоднородности материала, при этом диаметр горячего спая D,=2d„. Аналогично диаметры термоэлектродов 1 и 3 в месте образования второго горячего спая равны d, а диаметр спая Р, =26,. Диаметр третьего спая Р = — 2d .

Величина расстояния между спаями опре- 30 деляется размерами объема потока, в котором требуется определить температуру Т„, .

До полн и тел ьн ые терм оэле ктроды 2 — 4 выполнены, например, из константана, а общий термоэлектрод 1 — из более теплопроводного материала — меди. 35

Коническая форма общего термоэлектрода 1 обеспечивает постоянное уменьшение инерционности горячих спаев к его концу, сведение их диаметров как бы к «нулевому» диаметру.

Различие тепловой инерционности спаев

40 определяется только их диаметрами. Конусообразный переход рабочих концов дополнительных термоэлектродов 2 — 4 позволяет подогнать их диаметр к диаметру общего термоэлектрода 1 в месте подсоединения. Кро- 45 ме того, конусообразные переходы позволяют использовать для дополнительных термоэлектродов провод одного исходного диаметра, что упрошает изготовление термопары и позволяет создавать термоприемники с различными соотношениями между Р,, Р

DD

Термопара работает следующим образом.

После погружения термопары, закрепленной консольно, в поток газа или жидкости, в зону малого объема, температуру которого, быстропеременную во времени, необходимо определить, одновременно снимаются показания трех горячих спаев D, — Р,. С по06

4 мощью горячего спая Р„фиксируются показа ни я, с сютветств ую щи е некоторой тем пературе Т,, являющейся наиболее близкой к

Т„,, так как диаметр спая D, минимальный.

Аналогичным образом измеряется температу ра Т, спая D, с погрешностью более высокой, чем Т,, из-за большей тепловой инерции второго горячего спая. Температура Т,, измеренная с помощью спая D, имеет еще большее отклонение от T„„

По показаниям Т, — Т, строятся кривые зависимости температуры от диаметра спая, после чего определяется T„ в зоне малого объема путем экстраполяции голученной кривой до пересечения с ординатой, отвечающей «нулевому» диаметру спая (фиг. 2).

Высокая теплопроводность общего термоэлектрода 1 не вызывает перетока тепла между рабочими спаями D,— D,, так как, во-первых, размеры рабочих спаев по сравнению с расстоянием между ними на один— полтора порядка меньше. Например, D, =

0,05 мм D« =0,10 мм, Р =0,15 мм, а расстояние между спаями =1 — 2 мм. Во-вторых, время < пульсаций температуры потока мало (тысячные и сотые доли секунды). В связи с этим процесс теплопроводности вдоль участков общего термоэлектрода 1, соединяющих горячие спаи, соответствует небольшим в сравнении со спаями безразмерным величинам веремени — числам

Фурье.

Благодаря тому, что диаметр этих участков меньше соответствующих диаметров соединяемых рабочих спаев, и их материал имеет более высокий коэффициент теплопроводности чем материал массы спаев, распределение температуры по длине указанных участков характеризуется наличием экстремума (фиг. 3) . Следовательно, существуют адиабатические поверхности между горячими спаями, что свидетельствует об отсутствии теплоперетока между спаями.

Высокая теплопроводность термоэлектрода 1 обеспечивает дополнительный подвод тепла к рабочим спаям, что позволяет повысить точность определения T при экстраполяции.

Конусообразная форма термоэлектродов

1 — 4 предлагаемой термопары обеспечивает ее максимальную прочность на изгиб, вызываемый потоком среды.

Терм опара, содержащая общий термоэлектрод и подсоединенные по его длине с образованием горячих спаев дополнительные термоэлектроды, диаметр которых в месте подсоединения равен диаметру общего термоэлектрода,. отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности термопары за счет обеспечения возможности изме1508106 рения быстроизменяющихся температур, в ней рабочие концы общего и дополнительных термоэлектродов выполнены конусообразны6 ми с сужением к горячим спаям, при этом общий термоэлектрод выполнен из материала с большей теплопроводностью.

Составитель H. Соловьева

Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Тираж 573 Подписное

Реда кт ор Н. Гор ват

Заказ 5532/45

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР! !3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !О!