Модель абсолютно черного тела

 

Изобретение относится к измерительной тех(,ике, в частности, пирометрии, и может быть использовано для абсолютной тарировка термоизмерительных пргбороь Цел изобретения - повышение точности градуировки Цель достигается тем, что в модели АЧТ содержащей герметичны/, ци линдрнческ.ий коаксиальный корпус с рас положенным между его стенками слоем с капиллярной структурой а также на. тель и холодильник, внутренняя тенс, выполчена в виде дпу/ цилиндрических полостей, глухие полусферические торцы которых обращены один к другому ьыпуклы ми сторонами На рабочие поперхности из лучающих полостей нанесен методом плазменного напыления поверхностно оксидированный пористый слой из меди толщиной 100 - 300 мкм Модель размещена в герметичном кожухе. 2 з п ф-лы, 2 ил ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛI4CT ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч) з G01 J 5/02

ГОСУДАРСТВЕ«НЬ<Й КОМИТЕТ

Ilu ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ВСКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCСP

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

t: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

l ! !

О

К)

М (21) 4293159/25 (22) 03.08.8 (46) 23 01.91 Бюл N.3 (71) Институт тепло- и глассообмена им. А. В. Лыкова и Специальное конструкторское бюро микроэлек<роники в поиборостроении (72) Л,fl.Васильев, В.Л.Драгун, С.B.Конев, Г.П.Самченко и В.М Сычак (53) 535.233.213 (088.8) (%6) Драгун В Л. и др. Особенности использования тепловы> труб для "оздания изотермичг<ых излучэтелеи типа АЧТ -- Б сб.; Проблемы тепло- и массообмена

86. Под ред. Солоухина P И Минск. ИТ

МО AH БССР 1986. с.97

Куинн T. Температура. M..Мир., 1985, с.148. (54) МОДЕЛЬ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО

ТЕЛА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пирометрии, и может быть использовано в ка<естве эталонного источника излучения для метрологического обеспечения при абсолютной калибровке термоиэглерительной аппаратуры

Целью изобретения является повышение точности градуировки.

IIa фиг.1 показана конструкция модели аб=олготно черного 1ела; на фиг,2 — разрез

А-А на фиг.1, Конструкция модели состоит из внешнего цилиндра 1, на поверхности которого раз мещены нагревагель 2 и холодильник 3, внутренних излучающих полостей 4 и 5, имеющих полусферические торцы 6 и 7 соответстве.<но, поверхность коаксиальной

„„Я2„„1622777 А1 (57) Изобретение относи<ся к измерительl<0l1 тех„ике, в частности, пирометрии, и может быть использовано для абсолютной тариронки термоиэмерительных i

l.,å <. изобретения — повышение точности грэдуировки. Цель достигается тем, <то в модели АЧ <. содержащей гермегичг<ь<й ци лиг<др<лчес< ий коаксинль«ь<й корпус с расположенным между его стенками слоем с капиллярной структурой. э также на; ренатель l холодильник, внутренняя .-тен,. вьпол. <ена в ниде двух цилиндрических полосгей, глухие полусферические торцы которых обращены один к другому нь<пуклы ми сторонами. На рабочие поверхнгсти излучающих г<олостей наг<есен методом плазменного напыления поверхностно-оксидировэнный порис1ый слой из меди толщиной 100 — 300 мкм. Модель размещена в герметичном кожухе. 2 з.п.ф-лы, 2 ил полости покрь<та капиллярной с-рук<урой 8, насыщенной жидкостью 9.

Дополнительными элементэгли конструкции являются капиллярно-пористое оксидированг<ое покрытие 10, а также электрический гермети « .,<й ввод 11 и шту цер12 вакуумирования в гермети <ном кожухе 13.

Модель абсолютно черного тела (АЧТ) работает следующим образом.

При подводе тепловой энергии от нагревателя 2 через стенку цилиндра 1 жидкая фаза теплоносителя 9 испаряется иэ прилегающей капилляоной структуры 8. пар переносится в холодную противоположнук часть коаксиального зазора и там конденсируется на капиллярную структуру 8, отдавая скры1ую теплоту парообразовгния через

1622777

15 стенку цилиндра 1 к холодильнику 3. Образовавшийся конденсат по капиллярной структуре 8 возвращается к нагревателю 2, Эффект поршнеобраэного кипения в рассматриваемой модели АЧТ устраняется за счет того, что основная доля теплоносителя находится в порах структуры (за исключением небольшого избытка).

Внутренняя поверхность зазора между торцами полостей, содержащего теплоноситель в двухфазном состоянии, выполнена таким образом, что между полусферами и капиллярной структурой имеется кольцевая сужающаяся клиновидная полость, обладающая свойством жидкостной ловушки, Она работает следующим образом; при изменении рабочей температуры изменяется плотность пара, а значит и масса теплоносителя, содержащегося в нем, что может привести к избыл ку жидкой фазы теплоносителя. Учитывая, что в полости имеется капиллярная структура, полностью насыщенная теплоносителем, образовавшийся избыток будет скапливаться в месте, обладающем повышенной кривизной, То есть в зазоре кольцевой полости между капиллярной структурой и выпуклой частью полусферической полости.

Капиллярно-пористая структура выполнена ввиде цилиндра (например,,в виде спеченных медных шариков или в виде саржевой сетки), закрепленного на внешней поверхности излучающей полости (то есть внутри коаксиальной полости) и разделяющего всю полость с двухфазным теплоносителем на две сообщающиеся между собой через поровую структуру капиллярного материала.

В конструкции модели абсолютно черного тела излучающая полость покрыта тонким слоем пористого медного оксидированного материала. Любое покрытие поверхностей приводит к снижению коэффициента теплопередачи, а значит и к увеличению неиэотермичности внешней поверхности покрытия, поэтому необходимо обеспечить его минимальную толщину. Гарантированна-пористой покрытой поверхностью является слой с толгциной не менее 5-10 калибров (диаметров дисперсных частиц). Наиболее приемлемым способом нанесения тонкого пористого покрытия в узких глубоких полостях яpëÿe1ся flлазменное напыление. При плазменном напылении оптимальным являстся диаметр частиц 20 -30 мкм. Следовательно, диапазон приемлемых толщин получаемого покрытия будет 100 — 300 мкм.

Высокая степень черноты достигается дополнительным оксидированием, при этом .радиус частицы (металла) уменьшается на 4 — 5 мкм, а толщина должна быть не меньше

8 — 10 мкм, Медная основа частиц должна в несколько раз превышать толщину оксидированного слоя для обеспечения прочности и кондуктивной передачи тепла и иметь минимальный диаметр 20 — 30 мкм. Плазменная технология предполагает, что частицы наносятся на поверхность в жидком состоянии, при этом толщина их несколько уменьшается, следовательно, можно принять минимальный диаметр частицы в пористом покрытии 20 мкм, Г1рактика нанесения пористых покрытии показывает, что гарантированным считается слой, состоящий как минимум иэ 5 калибров, т.е. состоящий минимум иэ 5 частиц по толщине, в данном случае она будет равна 5х20мкм=100 мкм. Максимальное значение толщины покрытия определяется дополнительными неровностями поверхности излучения. При механической обработке они составляют не более 200 мкм. Следовательно, максимальная толщина пористого покрытия будет иметь величину 100+200 мкм =300 мкм.

Другим фактором, оказывающим влияние на тарирование пирометров излучения, является фоновая температура и степень неизотермичности вокруг модели абсолютно черного тела. Причиной этого является тепловой поток от нагревателя и вблизи холодильника. Учитывая то, что одним иэ наиболее эффективных методов теплоизоляции считается вакуумирование, в конструкции предусматривается разместить корпус модели с нагревателем и холодильником в герметичном кожухе 13, а через герметичный ввод 11 подавать энергию и, если необходимо. охлаждающую жидкость. откачку воздуха производить через штуцер 12.

Конструкция модели АЧТ обладает высокой изотермичностью полости, В экспериментах при испытании модели получена изотермичность по поверхности полости не ниже 0,15 С в диапазоне температур от -60 до +30 С, Конструкция модели абсолютно черного тела позволяет повысить точность тарирования эа счет обеспечения показателя эффективного излучения е минимально отличающимся or 1 (0,99 <г < 1,0) за счет улучшения изотермичности, геометрии и структуры модели. при этом наличие двух полостей в конструкции позволяет повы1622777 сить точность и производительность тарирования.

Формула изобретения

1. Модель абсолютно черного тела, выполненная в виде цилиндрического корпуса с герметичной полостью, в которой расположен слой с капиллярной структурой, а также нагревателя и холодильника, отл ича ю щ ая с я тем, что. с целью повышения точности градуировки, внутренняя стенка корпуса выполнена в виде двух одинаковых цилиндров с полусферическими основаниями, обращенными выпуклыми сторонами друг к другу, причем пространство между этими полусферами выполнено сообщэющимся через цилиндрическую капиллярную структуру с герметичной полостью, а внутренняя

5 поверхность цилиндров покрыта слоем пористого материала.

2, Модель по и. 1, отличающаяся тем, что слой пористого материала толщиной 100-300 мкм нанесен методом плазмен10 ного напыления меди, а поверхность слоя оксидирова на, 3, Модель по и. 1, отличающаяся тем, что корпус с нагревателем и холодильником размещены в герметичном кожухе, 15 содержащем герметические электрические разъемы и штуцера для вакуумирования.

1622777 ,4-А

Составитель А, Труханов

Редактор Е. Дормидонтова Техред Э. Цаплюк Корректор Л. Алексеенко

Заказ 146/91 Тираж Подписное

BI)ÈÈÏÈ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК>IT СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Г1роизводственно-издательскии комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,I агарина, 101