Энтальпийный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р i! 654887

Союз Соеетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.03.77 (21) 2459748/18-25 (51) М. K.."G 01N 25/20 с присоединением заявки № (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (53) УДК 536.1(088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (72) Автор изобретения

Л. А. Гуськов (71) Заявитель (54) ЭНТАЛЬПИЙНЪ|й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ГосУдарствеиный KOMHTBT (23) Г|риоритет

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано для измерения энтальпии торможения в потоках высокотемпературных газов и плазмы. 5

Известны энтальпийские преобразователи (датчики), содержащие проточные корпусы, через которые просасываются калориметрируемые пробы исследуемого газа (1). В случае, когда давление торможения 1р в струе газа меньше атмосферного, для засасывания газа приходится применять вспомогательное откачное оборудование, что создает большие неудобства в эксплуатации и удорожает прибор. Для защиты 15 внутренних и внешних стенок конструкций зондов от теплового разрушения, а также для исключения влияния на точность измерений притока «стороннего» тепла применяются системы, например, водяного охлажденияя.

В известном энтальпийском преобразователе (21 система отсоса пробы газа выполнена в виде аспиратора (водоструйного насоса) и совмещена с системой охлаждения прибора, что упрощает его конструкцию и повышает эксплуатационные свойства.

Зонд преобразователя выполнен в виде тонкой трубки, устанавливаемой поперек потока. В средней части трубки размещг- Зо на перегородка с отверстием малого диаметра, выполняющим функцию сопла аспиратора. Непосредственно за соплом в стенке трубки имеется отверстие, через которое испытуемая проба газа засасывается внутрь тру бки.

В таком преобразователе охлаждение трубки зонда в месте расположения перегородки явно ослаблено из-за неизбежного наличия застойных зон в течении охладителя, а потому диапазон тепловых нагрузок, в пределах KQTopbix может быть использован зонд много уже того, какой может быть обеспечен в условиях оптимально организованного охлаждения. Для учета влияния «стороннего» тепла в приборе вынужденно применяется дополнительный зонд без всасывающего отверстия, который вводится в поток до или после ввода рабочего зонда, а это усложняет конструкцию прибора, требует большего времени для проведения измерений.

Кроме того, различие во времени, когда определяется приток «стороннего» тепла и ведутся основные измерения, приводит к неизбежным погрешностям пз-зг возможных изменений параметров газовой струи.

Взаимное размещение сопла аспиратора и всасывающего отверстия в этом преобразователе не является оптимальным, что от654887 ражается на эффективности отсоса, снижении ччвствительности прибора и точности измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что корпус зонда предлагаемого энтальпийного преобразователя выполняется в виде двух концентрично размещенных трубок, которые в носовой части зонда образуют кольцевое аспираторное сопло, в зазоре которого установлен горячий спай термоэлемента системы измерений, причем внутренняя трубка корпуса теплоизолирована, например, с помощью теплоизоляционного покрытия. При такой конструкции зонда могут быть обеспечены его оптимальное охлаждение и производительность откачки аспиратора. Размещение в зазоре сопла горячего спая термоэлемента системы калориметрирования позволяет определять температуру охлаждающей жидкости в том месте, где начинается смешение водяной струи с засасываемой пробой газа. Приток

«стороннего» тепла с наружной поверхности зонда не сказывается на результатах измерений, так как теплоизоляция внутренней трубки корпуса сводит к минимуму постчпление этого тепла во внутренний канал зонда.

На чертеже схематично показан предложенный преобразователь. Корпус зонда выполнен в виде двух концентрично размещенных трубок 1 и 2, которые образуют в носовой части зонда сопло 3 аспиратора. В зазоре сопла аспиратора установлен горячий спай термоэлемента 4, входящего в систему калориметрирования преобразователя. На наружной поверхности внутренней трубки 2 нанесено теплоизоляционное покрытие 5 (допустимо теплоизоляционное покрытие наносить не на наружную, а на внутреннюю поверхность, на обе поверхности одновременно или изготавливать саму трубку 2 из теплоизоляционного материала).

Через зазор 6 между трубками 1 и 2 к аспираторному соплу подается охлаждающая жидкость (вода), расход которой измеряется расходомером 7, входящим в систему калориметрирования. Температуры газа и охлаждающей жидкости на выходе зонда, а также расход испытуемой газовой пробы измеряются в блоке 8, содержащем соответствующие термоэлементы, газовую бюретку, преобразователь давления и т. д.

Преобразователь работает следующим образом.

От какого-либо источника охлаждающей жидкости, например водопровода, через

60 расходомер 7 внутрь зонда подается охладитель, который через зазор 6 поступает в сопло 3 аспиратора, а по внутреннему каналу 9 зонда — в блок 8. В требуемый момент времени зонд вводится в высокотемпературную газовую или плазменную струю.

При этом проба исследуемого газа начинает поступать через входное отверстие 10 в канал 9, где, смешиваясь с охладителем, охлаждается и повышает его температуру.

Охладитель, протекая в зазоре 6, нагревается за счет тепла, поступающего через наружную степку трубки 1. Температура охладителя на входе в канал 9 измеряется термоэлементом 4. За счет теплоизоляции трубки 2 единственным источником притока тепла в охладитель в канале 9 является газ, поступающий через отверстие 10. По всему тракту течения охладителя внутри зонда нет условий для возникновения застойных зон, чем обеспечиваются высокая эффективность охлаждения и расширение диапазона работы прибора, а также повышение точности измерений.

Влияние притока тепла в зонд снаружи учитывается автоматически термоэлементом 4. По этой причине отпадает необходимость в применении вспомогательного зонда. Форма сопла аспиратора в предложенном преобразователе соответствует по своей конфигурации хорошо исследованным моделям, обеспечивающим наивысшую производительность откачки. Это позволяет увеличить расход газовой пробы, протекающей через зонд, повысить чувствительность преобразователя и расширить область его применения в сторону более низких давлений набегающего потока.

Формула изобретения

Энтальпийный преобразователь, содержащий зонд с проточным корпусом, выполненный в виде двух концентрично размещенных трубок, аспиратор и систему измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, трубками корпуса в носовой части зонда образовано кольцевое аспираторное сопло, в зазоре которого установлен горячий спай термоэлектрического элемента системы измерений, причем внутренняя трубка корпуса теплоизолирована, например, с помощью теплоизоляционного покрытия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3498126, кл. 73 — 190, 1979.

2. Заявка ФРГ № 1648194, кл. 42 — 18, 28.01.67.

654887

Составитель Л. Гуськов

Техред А. Камышникова

Редактор T. Рыбалова

Корректор Л. Котова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 179/10 Изд. № 223 Тираж 1089 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5