Устройство для измерения характеристик потока газа при его сгорании

 

Изобретение относится к теплометрии и позволяет повысить точность измерения тепловых потоков от горящих факелов в топках котлов и печей. В водоохлаждаемом корпусе размещен зонд в виде трех коаксиальных трубок соответственно для отбора пробы газа, измерения полного и статического давления. На входе в центральную трубку установлен рабочий спай термопары. По значениям температуры и полного и статического давлений в преобразователе формируется сигнал, пропорциональный суммарному тепловому потоку - qt . Конвективный тепловой поток определяется как разность между qz и сигналом с приемника лучистой составляющей - qn. Приведены соотношения размеров, связывающие диаметры приемного отверстия трубки для измерения статического давления и рабочего спая термопары, диаметр водоохлаждаемого корпуса и длину трубок зонда, а также соотношение для выбора расстояния между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давления . 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (I () (5l) 5 G 01 К 1 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4640588/10 (22) 24.01;89

{46) 15.03,92. Бюл. М 10 (71) Саратовский политехнический институт и Саратовский филиал Специального конструкторского бюро Научно-и роизводственн ого объединения "Всесоюзный научно-исследовательский институт оптикофизических измерений" (72) О. А. Геращенко, Э, M. Малая, М. С. Козинцев, С.А. Сажина, А. Ю. Гусев и В. И. Гусев (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 444074, кл, G 01 R 17/00, 1972, Авторское свидетельство СССР

М 201732, кл. G 01 К 17/08, 1965. .(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК flOTOKA ГАЗА ПРИ ЕГО

СГОРАНИИ (57) Изобретение относится к теплометрии и позволяет повысить точность измерения тепловых потоков от горящих факелов в топИзобретение относится к теплометрии и может быть использовано при измерении характеристик тепловых потоков от горячих факелов в топках котлов и печей различного назначения, от промышленных горелок диффузионного и- кинетического сжигания, а также беспламенного типа при компановке в излучающие панели.

Устройство может быть применено для измерения местных тепловых потоков от газа к твердому телу как в ограниченном пространстве, так и на поверхности тел, движущихся с различными скоростями, особенно при нестационарных потоках. ках котлов и печей. В водоохлаждаемом корпусе размещен зонд в виде трех коаксиальных трубок соответственно для отбора пробы газа, измерения полного и статического давления, На входе в центральную трубку установлен рабочий спай термопары.

По значениям температуры и полного и статического давлений в преобразователе формируется .сигнал, пропорциональный суммарному тепловому потоку — q . Конвективный тепловой поток определяется как разность между q и сигналом с приемника лучистой составляющей — q . Приведены соотношения размеров, связывающие диаметры приемного отверстия трубки для измерения статического давления и рабочего спая термопары, диаметр водоохлаждае- 3 мого корпуса и длину трубок зонда, а также соотношение для выбора расстояния между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давления. 1 ил.

Известно устройство для регистрации тепловых потерь плавильной печи, когда тепломером калориметрического типа, термопарой и расходомером измеряется лишь суммарный тепловой поток на стенке при фиксированной температуре.

Недостатком известного устройства является отсутствие фиксации радиационной составляющей и скорости потока, без измерения которых нельзя описать физику протекающего в потоке процесса и зафиксировать мгновенное поле скоростей пото-. ка.

1719929

20

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения характеристик потока газа при сгорании, содержащее водоохлаждаемый цилиндрический корпус с размещенными в нем термопарой, трубками для измерения полного и статического давлений, трубкой для отбора пробы газа, и приемник лучистой составляющей теплового потока.

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения из-за торможения падающего потока и образования вихревой зоны, параметры потока в которой отличаются от параметров падающего потока.

Цель изобретения — повышение точности измерения в турбулентных потоках.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик потока газа при его сгорании трубка для отбора пробы окружена соответственно трубками для измерения полного и статического давлений, электроды термопары размещены по оси трубки для отбора пробы, ее рабочий спай установлен над торцами трубок для измерения полного и статического давлений, а приемное отверстие трубки для измерения статического давления выполнено на ее боковой поверхности, при этом отношение диаметра этого отверстия к диаметру d> рабочего спая термопары составляет 0,4 — 0,6, диаметра водоохлаждаемого корпуса к длине трубок — 0,01-0,05, а расстояние у между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давления выбрано из соотношения d1/x«4d1/х, расстояние от рабочего спая термопары до оси приемного отверстия трубки для измерения статического давления.

На чертеже представлено устройство для измерения характеристик потока газа при его сгорании.

Устройство содержит водоохлаждаемый корпус I диаметром d, в который вмонтирован зонд 2, и приемник 6 лучистой энергии. Зонд 2 состоит из трех трубок длиной1, вставленных одна в другую. Центральная трубка 3 диаметром бз служит для отбора. пробы газа через отверстие 10 на химический, спектральный vi интегральный состав. Рабочий спай с диаметром d > термопары 4 для замера температуры потока установлен на входе.в центральную трубку 3.

Трубка 9 для измерения полного давления

co,стороны исследуемого потока имеет заглушку с отверстиями 7 диаметром dz. Наружная трубка зонда 2, также заглушенная со стороны потока и служащая для измерения статического давления, имеет отверстие

5. Для обработки и преобразования сигналов предусмотрена электронная схема, состоящая из преобразователей 11 -14 сигналов, сумматора 17 сигналов и вычитателей 8 и 16. Кроме того, устройство содержит газоанализатор 15.

Устройство работает следующим образом.

При размещении в исследуемом потоке газа импульс от приемника 6 лучистого потока направляется в преобразователь 14 сигналов, где формируется сигнал от датчика лучистого потока — f dqn. Импульс полного и статического давлений передается через преобразователи 11 и 12 к вычитателю сигналов, где формируется сигнал от скорости потока — f d<. Импульс от изменения температуры в термопаре 4 преобразуетсяв ЗДС в преобразователе 13 — fdT. В преобразователе 17 формируется сигнал, соответствующий суммарному тепловому потоку — f f d dT, который подает" я на вычислитель

8, где формируется сигнал конвективной составляющей потока — f dgy=f fd, d Т: f d г1„

Проба газов, предназначенная для химического анализа, просасывается через трубку

3. Наружный диаметр d корпуса устройства выбирается из расчета не более 57; экранирования им воздействующего теплового потока. Выбор величин б и dz определяется соответственно минимальным возмущением потока газа и исключением затекания газовой струи с дополнительной турбулиэацией потока на входе и внутри наружной трубки зонда 2.

Формула изобретения

Устройство для измерения характеристик потока газа при его сгорании, содержащее водоохлаждаемый цилиндрический корпус с размещенными в нем термопарой, трубками для измерения полного и статического давлений, трубкой для отбора пробы газа и приемник лучистой составляющей теплового потока, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, трубка для отбора пробы газа окружена соответственно трубками для измерения полного и статического давлений, электроды термопары размещены по оси трубки для отбора пробы газа, ее рабочий спай установлен над торцами трубок для измерения полного и статического давлений, а приемное

1719929 охмжд, жид жть

Составитель В. Гусев

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н. Ревская

Редактор И. Касарда

Заказ 766 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 отверстие трубки для измерения статического давления выполнено на ее боковой поверхности, при этом отношение диаметра этого отверстия к диаметру d1 рабочего спая термопары составляет 0,4-0,6, диаметра водоохлаждаемого корпуса к длине трубок—

0,01-0,05, а расстояние у между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давлений выбрано из соотношения d1/x < у 4dl/х, где х — расстояние от рабочего спая термо5 пары до оси приемного отверстия трубки для измерения статического давления.