Энтальпийный калориметр

 

О П И : Ж Н>>И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ ип 459714

Союз. Советских,.Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.05.73 (21) 1926332/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.02.75. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 24.03.75 (51) М. Кл. G Oln 25/20

G 011% 17/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытии (53) УДК 621.43.016 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Гуськов и Ю. В. Яхлаков (71) Заявитель (54) ЭНТАЛЪПИЙНЪ1Й КАЛОРИМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной аэродинамике, ракетной технике, плазмофизике.

Известны энтальпийные калориметры, неохлаждаемые и охлаждаемые. Количество тепла, поступающее от газа, протекающего через калориметрическую трубку калориметра, измеряется по темпу роста температуры этой трубки, определяемому по изменению ее электрического сопротивления. Расход протекающего газа фиксируется с помощью датчика давления, располо>кенного в расширительной камере в конце калориметрической труоки.

Описанный калориметр имеет следующие недостатки:

1. Поскольку калориметричсская трубка находится в тепловом контакте с кожухом прибора (в неохлаждаемом калориметре) или непосредственно омывается высокотемпературным газом (в охлаждаемом калориметре), она нагревается не только за счет теплоотдачи протекающего через нее газа, но и за счет подвода тепла с торца. При неблагоприятных условиях измерения количество тепла, поступающее с торца, может оказаться в несколько раз большим количества тепла, отдаваемого протекающим газом, что приведет к большим погрешностям в измерении энтальпии.

2. В процессе эксперимента не измеряется такой важный параметр газовых струй как давление тормо>кения.

3. Калориметрическая трубка изготавливается из металла (никеля, меди или нержавеющей стали) и имеет малое электрическое сопротивление, что резко снижает чувствительность прибора.

В предложенном эитальпийном калориметIO ре указанные недостатки устранены благодаря тому, что прибор содержит, кроме калориметрической трубки, дренажную магистраль к датчику полного давления, причем калориметрическая трубка и дренажная магистраль вы15 полнены одинаковыми I10 размерам и имеют одинаковые тсплофизические свойства. Для повышения чувствительности трубки изготовлены из графита, отличающегося большим удельным электрическим сопротивлением.

20 Прсдложс|шый калорпметр показан на чср. те>к е.

Корпус 1 эитальпийного калориметра выполнен в виде цилиндра с резьбой 2 для крепления прибора на механизме ввода моделей в

25 поток исследуемого газа. Графитовые трубки

3 и 4 находятся в хорошем электрическом и тепловом контакте с передней стенкой корпуса. (Этот контакт при небольших температурах нагрева корпуса не выше 380 С может

30 быть обеспечен поджатием трубок 3 и 4 к пе459714!!

J га редней стенке корпуса 1, а при более высоких температурах металлизацией торцов или, например, диффузионной сваркой в вакууме).

Другие концы трубок 3 и 4 закреплены с помощью теплоизоляционной втулки 5, имеющей отверстия б и 7 для подсоединения датчика давления торможения 8 и отсасывающей магистрали 9, в которой размещена термопара 10 для измерения температуры газа. (Измеритель расхода протекающего газа на черте2ке не показан). Крепление втулки 5 обеспечивается установочным кольцом 11. Входные отверстия 12 и 13 выполнены на передней стенке корпуса 1 на расстоянии не более 0,3 диаметра корпуса от оси прибора в той области, где параметры торможения газовой струи (давление торможения, тепловые потоки) одинаковы.

Трубки 3 и 4 с помощью электрических выводов 14 и 15, соединенных с их концами, и общего вывода 16, подсоединенного к корпусу 1, включены в соседние .плечи мостовой электрической схемы. Два дополнительных плеча образованы сопротивлениями 17 и 18, одно из которых является переменным для обеспечения балансировки, Клеммами 19 схема подключена к источнику питания, клеммами 20— к шлейфу светолучевого осциллографа.

Энтальпийный калориметр работает следующим образом. После погружения прибора в высокотемпературный газовый поток через калориметрическую трубку 3 начинает протекать газ, нагревающий ее. Темп нагрева трубки 3 регистрируется по изменению ее общего электрического сопротивления. Одновременно трубка 3 нагревается за счет тепла, поступающего с торца. Так как количество тепла, поступающего с торца в трубки 3 и 4, одинаково, изменение электрического сопротивления трубок 3 и 4, обусловленное этим теплом, будет также одинаковым, поэтому мостовая измерительная схема будет реагировать только на тепло, отдаваемое протекающим по трубке

3 газом.

В iо (фсмя когда через трубку 3 протекает газ, (рубка 4 заглушена подсоединенным к ней датчиком давления, который измеряет величину давления торможения.

Поскольку мостовая измерительная схема реагирует на прирост сопротивления, который при одной и той же величине температурного коэффициента сопротивления зависит от аб15 солютной величины сопротивления, включенного в измерительные плечи схемы, то использование в качестве материала трубок 3 и 4 графита (в 1500 раз) повышает чувствительность эптальпийного калориметра.

2"(Предмет изобретения

Энтальпийный калориметр, содержащий цилиндрический корпус, металлическую калоримстрическую трубку, датчик давления, расхо25 домерное сопло, термопару и электрическую схему для из.(ерения сопротивления калориметрической трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения энтальпии и обеспечения одновременного из30 мерения давления торможения, он снабжен дренажной трубкой, идентичной по размерам и теплофизическим свойствам с калориметрической трубкой, размещенной симметрично с последней на расстоянии от оси прибора, не

35 превышающем 0,3 диаметра корпуса энтальпийного калориметра, причем обе трубки включены в соседние плечи мостовой измерительной схемы.