Устройство для измерения теплового потока

 

ОП ИОАНН.И.

ИЗОБРЕТЕН ИЯ це;-м ой

Союз Советс364ю

С©цмаиистичасаа

Респубики (. ) 673868 (рц дополнительное к йвт. свих-иу(щ Заяилеиог4.О2.77 (цр Ы 997у в- 0

6 03. К 17/06 е арисоедыиеимм заявки М йсудеретееянИ нааптт сссю . йа завлек имбрютний и of gpgfN9

p8) ЙДВФфи Мт. »

Оттублмв64не15.07.793юлаетень М 26Ф

ДВА ФаублвМеаййа оийеанйи 28.07.79 (Щ УЙ (536 629..7(088.8) (F2j Автори изобретений .

K. И. Рпыаибв, К. М. Хитов и Л. М. Хрипов

° . ° (84) Ус1РОЙстВО длЯ измБРЯЯЯЯ

1 :; —:, .- . Ф

Ибб етейне отнбситсй к изт4е йтепям " окруженнь® теплоижаятороМ и зжоючен»., твпловых потоков и мсйкет прнменяться:: "ный между теплоноспринимающМ власти» для измерения местных сумМарнык и лу-, . иой и охлаждаемым стержнем, обраэую чистых тепловых потоков от газа а твер- щим с ними дифференциальную термопару. дому телу как в .ограниченном простран " " Указанный датчик позволяет измерить стве, так и йа повархиооти тел, йвижу- % только суммарный тепловой поток без щнхси с различными скоростями, при определения истинного зйач4ния кончен» удельнйк тепловых потоках, достигаю . тивной и лучистой составляющей. При из-. щих ХО.Ф ХО Вт/ми. меренни суммарных и отдельно лучистых

Известный датчик - радиометр Щ, тепловых потоков необходимо устанавли» . содержащий охлаждаемый корпус с раз- тй вать два таких датчика, что . не всегда меаенмыми В "нем чувствительными еле допустимо, а также везможны погрешиос..мвнтами, вйнесенный в поток на пило ти, связаниые с различными условиями в нак, позволяет изморить только Лучистый местах установки датчиков. тепловой ппии ок., " .-, . Белью изобретения является повыше»

Недостаток еге закаочается s том, : @ ние точности измерении и расширение что в поток нужно выносить чувствитель- . функциональных возможностей за счет ный впемент в виве пластины, что s раню . одиовремвниого измерения" суммарных и случаев невозможно. . -, лучистйх иогоков.

Наиболее близким по технической сущ - . Это достигается тем, что в предланости к изобретению является датчик гаемем устройстве внутри теплоизолято. теплового потока (23, содержащий кор ра коакоиально измерителю конвекиион пус с измерителем конвекционных пОто ных потоков размещен измеритель сум ков, включающим охлаждаемый элемент, марных потоков с кольцевой тепловос673868 йринимающей пластиной, эталонным. элементом и автономной системой охлаждения, образующий вторую дифференциальную термопару, включенную встречно дифференциальной термопаре измерителя конвекционного потока, причем на копьцевую тепловоспринимающую пласти» ну измерителя суммарных потоков нанесен слой материала с большей стейенью черноты, чем на тепловосприн маю ю плас,щ тину измерителя конвекционных потоков при этом площади тенловоспринимающих пластин измерителей конвекционных и суммарных потоков выполнены равными между собой, в качестве материала, нанесенного на кольцевую тепловоспринимающую пластйну измерителя, суммарных потоков, использована сажа кроме того, на тенловоспринимающую пластину измерите -, ля конвекционных потоков наносят золото, о причем в системе конвекционных-потоков установлен электронагреватель.

На фиг. 1 пока.зано описываемое устройство, разрез; на фиг 2 - вид устройства сверху.

Устройство состоит из узла измерителя 1 сумм@рных теплових потоков, который одновременно является корпусом, и соосно расположенного вйутри него из-; мерителя 2 конвективных тепловых потоков.

Измеритель 1 .состоит иэ медной приемной пластины 3, поверхность пластины

3, обращенная к рабочей среде, покрывается слоем 4 сажи (Я = 0,96); эталонно--,з го элемента 5 иэ хромеля, медного фланца 6, патрубков 7 и 8 подвода и отвода хладагента, клемм 9-14.

В фланце 6 имеются чея ыре отвер-: стия 15 для крепления датчика, канал 16 для циркуляции хледагента, закрытый стаканом 17.

Все детали соединяют между собой пайкой твердым припоем. После найкй корпус обрабатывают - пратачивают паэ

18, который заливают термоцемеитом, прот&чивают паз 1 9 для закдадки тер моэпектродных проводов .

Медный термоэлектродный провод от пластины 3 проводят по пазу 19 и вы- О водят на клемму 9.

Хромелевый термоэлектрод приваривают к эталонному элементу 5 и выва дят на клемму 10.

Клемма .11 электрически связана с фланцем 6.

Измеритель 2 состоит иэ медной приемной пластины 20, покрытой пленкой

Д полированного золота 21 (Я вЂ” О,ОЗ), имеющей площадь приемной поверхности, равную площади приемной поверхности пластины З,,толщину, равную толщине пластины 3; хромелевого эталонного элемента 22, имеющего ту же толщину, что и толщина элемента 5; втулки 23 с патрубками 24 и 28 для подвода и отвода хладагента; уплотнения нагревателя 26; электрического нагревателя 27, служащего для подогрева охлаждающего агента. Детали 20, 22, 24, 25, 26 соедйняются между собой пайкой твердым припоем. В пластину 20 зачеканивают медный провод и по пазу 28 выводят к клемме 12, хромелевый термоэлектрод, приваренный к элементу 22, выводят на клемму 13, медный термоэлектрод с втулки 23 .выводят на клемму 14.

Измеритель 2 устанавливают в корпус измерителя 1, центрируют при помощи электроизолирующей вставки 29 и соединяют между собой клеем

ВК-300. Со стороны рабочей среды зазор между измерителями 1 и 2 занолняют теплоизоляцией, а паэ 18, заполненный термоцементом, и юбочка

30, состоящая из меди и хромеля, образуют теплоизолятор.

Датчик работает следующим образом: через патрубки 7 и 24 подают охлаждающую жидкость. тепловой поток,. падающий на поверхность пластин 3 и 20, про» ходит через пластины 3 и 20, через эталонные элементы измерителей 5 и

22 и. воспринимается охпаждающей жид костью. При помощи электрического нагревателя 27 температура хлйдаген» та, .охлаждающего измеритель 2, обеспечивается такой, чтобы температуры пластин 3 и 20 были равными для обеспечения поступления в них одинако.вого количества тепла, подводимого канвекцией.

ПоэтоМу, измеряя разницу тепловых потоков, поступающих в измерители 1 и 2, получаем разность лучистых тепловых потоков в зависимости оТ степе- ни черноты приемных поверхностей элементов 3 и 20 т. е.

gz- gкои6, + +y< яра Ф w = t age

g бац 8< Я кои Ь следовательно, и gg = ял,-gnat

- перепад температур на эта2 лонном элеме1 те 22, определяется подключением прибора к клеммам 12 и 14;

5 о - толщина эталонного элемента.

Лля определения суммарного теплового потОка достаточно измерительный прибор подключить к клеммам 12, 13 (онределяется.Ьм ) и к клеммам 12, О 24 (определяется h t. ), a тепловой поток рассчитывается цо формуле

Но так как лучистые тепловые потоки равны

99

ЯЛ= Р„ етзРР(т 1001 - (100) 3 1 < ) то разница q зависящая лишь от степеней черноты приемных поверх ностей, равна и . Сигнал на измеритеьн61й прибор тле ° Длт1 -а,(-е ) лелеете постУпеепт е млллпвпльтал, е еетем переводится в градусы по тарировочной. те щовой поток, востинимаемай абсй йт- кРивой но черным телом (с 3 = Ц. Q нашем Конвективный тепловой поток можно случае лучистый тепловой поток равен : - рассчитать по результатам измерений ф

: %нонв, — Цр „„ ., Формула изобретений эх ФФ ЯЛ м3М 4 х,яф 7 tw -температура поверхности шайбы 3, определяется пу-. тем подключения прибора к клеммам 9 и 1О;

М1, - температура поверхности шай,бы 2О, определяетси йри йод клй>чении прибора к клеммам

12 и 1З; ., s5 й,ф - перепад температур на эта»ловцом элементе В„опреде » ляется подключением прибо

p9 K клеммам 9 и 1 Ц где следовательиоп

Щ зо % т.3фф, ñò ффр) где М - разность разностей темпе, Ф ратур, измеряемая иа этаасн них элементах измерителей

1 и 2 в результате йодкйю- з5 чениа азмертелъного пра бора к клеммам 9 и 3.2 и соединения между собой кле мм 3.2 и 14.

Л- коэффициент теплопроводнос- 10 ти эталонного элемента бе .- . ретса по средней температуре эталонного элемента;

4 еВ ее. 6 "е" - .3 ее й" .- е; — е НРе Фее э «тел мьлеелКл « т — .Р т . т Я(Е

1. Устройство дли измерения. тепло» вого патока, содержащее корпус с изме- рителем конвекционных потоков, вкл1о«чающйМ охлаждаемый элемент, окруженный тецлойзолятором и залкл оченный между тепловоспринимакицей плапстиной и охлаждаемым стержнем, образующим c.. ними дифференциальную термопару, о т л и 4 а þ щ е е с я тем, что, с целью цовышения точности измерения и рас шйрения функциональных возможиастей за счет ацновремейного измерения суммарным и лучистых потоков, в нем внутре тенлоизолятор& кОаксиально Взмеритешб конвекционных потоков размещен измеритель суммарных потоков с кольцевой тепловоспрннимавщей пластиной, эта лонным элементом и автономной систа мой охлажаеиия, образую1иий вторую дифференциальную термопар, включен ную встречно дифференциальной термо паре измерителя конвекционного пото ка, причем йа кольцевую. телловоспри» иимающую пластину измерителя суммами ных потоков нанесен слой материала с большей степенью черноты, чем на тей» ловоспринимающую пластииу измерите; ла конвекционных потоков.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с и тем, что площади . твпловосприиимаю1цих пйастин измери

673868

4 телей конвекционных и суммарных по- ни токов выполнены равными между собой. ци

3. Устройство по п. 1, о т л и - ч "а ю i6 е е с si тем, что в качестве ч материала, найесеййого на кольцевую 5 о тепловоспринимающую пластину измери-: :no теля суммарных потоков, использова» на сажа.

Ю

Составитель Н. Горшкова

4кред З. мужик Корректор N Иемчик

Редактор Д. Бибер

Заказ 4060/37:.-- . -.- . иреж 765 ХЬдписиое

ЦЯИИПИ ГосудафсФвенного комитета СССР . ио делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

4. Устройство по н. 1, о т л и.ч а в щ е е с я тем, что и качестве материала, нанесеннб о: йа тепловоСпри8 маюшую пластину измерителя конвеконных потоков, использовано золото.

5. Устройство по и. 1, о т л иающееся тем, чтовсистеме хлаждения измерителя конвекционных токов установлен электронагреватеаь, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

10 % 386271, xi . G. 01 К 17/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ию 284362, кл. G. 01 К 17/04, 1969.