Датчик для измерения температурь! торможения разреженного газового потока

 

О П И С А Н Й Е 3294I2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ! ! ! .Ч. Кл. б Olk 02 (l с IIpHcoLäèíåíèñì заявки М !

Союз Советск-л

Социвйисткческил

Республик

Заявлено 16.111.1970 (№ 1415190;18-10) Приоритет K0NNT8T Ео ДЕЛЕВ

«зоеретвний « аткрыт«е

0рН Совете IHMN«cTpOB

СССР

УДК 536.53 (088.8) Опубликовано 09.11.1972. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 28.III.1972

Авторы изобретения

Б. Е. Жестков и А. В. Липин

Заявитель

ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТОРМОЖЕНИЯ

РАЗРЕЖЕННОГО ГАЗОВ= ГО ПОТОКА

Изобретение относится к области исследования течений разреженного газа, в частности к диагностике гиперзвуковых потоков низкой плотности, когда тепловые пот.-.ри о г датчика соизмеримы с количеством поступа:,Ощего к нсму "сила.

Известен дат.ик для измерения температуры торможения в сверхзвуковом потоке, содержащий цилипд1пгческую втулку (экран) и расположен ый внутри нее цилиндрический стер;кень, препарированный термопарой (тецлочувствительным элементом). Для компенсации тепловых потерь от теплочувствитель: ого элемента и повышения точности измерений втулка выполнена с электрическим подогревателем, а между втулкой и теплочувствительпым элементом помещена дифференциальная тср.акоп!pa один спай который расположен на втулке, а второй на теплочувствительном элементе. Подогреватель выполнен в виде спирали из нихрс;!a, намотанной на экран.

Недостаток известного устройства состоит в том, что подогрев экрана не компенсирует полностью потери тепла от теплочувствительного элемента. Экран принципиально нельзя выполнить полностью закрывающим теплочувствительный элемент, так как в экране должны оыть достаточно большие окна, обеспечивающие втекание и отток газа. Кроме потерь тепла на излучение, связанных с неполным экранированием теплочувствительного элемента, имеет место отток тепла по измерительным проводам. Неполная компенсация потерь тепла в известном датчике может

5 приводить к занижению измеряемой температуры, особенно при малых плотностях, соо! ветст вующих давлениям торможения

1 лл рт. ст. и ниже.

Цель изобретения — повышение точности

10 измерений.

Для этого используют датчик для измерения температуры тормохкения разреженного газового потока, содержащий подогреваем цилиндрический экран с установленным

15 внутри него теплочувствительным элементом, снабженным термопарой, и дифференциальную термопару, подсоединенную к экрану.

Экран и теплочувствительный элемент выполнены заодно с подогревателями в виде само20 стоятельных нагревательных элементов и представляют собой разрезанные с двух сторон по образующим тонкостенные металлические цилиндры, независимо нагреваемые "ропускаемым по ним электрическим током.

25 Схема предлагаемого датчика представлена на чертеже, разрезы в двух взаимно перпенди: улярныz плоскостях. Датчик содержит цилиндрическую трубку 1 с двумя симметрично расположенными прорезями 2, изготовлен30 пую пз жаропрочпого металла и служащую

1g

1 !

3 д 156 7 10

3 g y

Зсскаа 742 Я

Иаа,! 1о 7 I !

Тп; аас 448

Подписное

Т псограф;!51, п!и Call попа, 2 экраном дат и!ка; расположенный вн ГJIII экрана коаксиальпый с ним тепло !уиствптс.!!пый элемент 3, выполненный в виде прс.!арировапного термопароп:-1 тонкостенного»crllrlIII IccI! ТО«0110, IВОдами (соответственно 9 и 10) . Щс.:!с!!!!д!1ыс 15 прорези обеспечивают возможность пропуска электрического тока, а такж L служат для создания протока газа. Площадь щелей равна площади соответствующего входного отверстия, щели в экране и теплочувствительпом 20 элементе повернуты друг относительно друга на 90 . Для уменьшения потерь тепла термопары изготовляются и:! тонкик проволок, возможно более тонки»и делаются и токовводы.

Провода термопар и токовводы используются 25 одновреме IHQ и для крепления теплочувствительного элемента.

Температуры торможения потока при помощи предлагаемого датчика измеряют следующим образом. Датчик устанавливается н 30 гсотоке, температуру которого необкод1:мо измерить. Заторможесный перед торцом датчика газ нагревают теплочувствитсльный элемент 8 до некоторой температуры. Вкл!св!асо! нагрев экрана и плавно увеличивают подво- 35 димую мощность до тс.;. 1!Op, пока дифференциальная термопара 8 пе покажет:!улеву!о разность температур между экраном и тепло;увствптельным элементом. Полученное прп

-.том значение температуры Т„пзмерсппос тс Hlo!.àðOI! 4, в обще» случае может зна lllтельно отличаться от температуры газа. Для уточнс!Впя значения температуры дат гик выводигся из потока, вкл!очается подогреватель тсплочувствительпого элемента, и теплочувствительный элемент вместе с экраном нагреваются до измеренного значения те и!ературы Ть

Затем датчик вновь вводится в поток. Дпфференциалы1ая термопара 8 фиксирует некоторые увели!cl".ия температуры теплочувствительного элемента. Путем увеличения мощности подогрева экрана вновь добиваются

:!улевой разности температур между ним теплочувствительным элементом 3 и получают значение температуры Т,, более близкое к действительному. Описанную процедуру повторяют до тек пор (практически один-два раза), пока при вводе датсика в поток температура теплочувствительногO элемента нс будет изменяться, следов ател ьно, тем пер атур а теплочувствительного элемента равна температуре газа.

Предмет изобретения

Датчик для измерения температуры тормо>кения разреженного газового потока, содержащий подогреваемый цилиндрический экран с установленным внутри него теплочувствптельпым o;!eiiellroм, снабженным термопарой, и дифференциальную термопару, подсоединенную к экрану и теплочувствительному элементу, отлачаюисийся тем, что, с целью повышения то ности измерений, теплочувствительный элемент снабжен электрчиеским подогрев а те. е м.