Устройство для измерения тепловых потоков
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцналнстнческнх
Республик
6 01 К 17/08
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК536.629. .7 (088.8) Дата опубликования описания 050879 (72) Автор изобретения
A.È.Móðàâüåâ (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения тепловых потоков, в том числе и лучистых, в факеле пламени или в высоконагретых газах при исследовании процессов теплообмена в то- почных устройствах парагенерато1зов, камерах с горани я газотурбин ных установок и других агрегатах того же назначения.
Известно устройство для измерения тепловых потоков, защищенное основным авт.св. Ю 297875, содержащее медный корпус с встроенным в него кремниевым диском с присоединенным к его центру электродом. Основной недостаток этого устройства заключается в том, что выполненные из меди электроды с индиевой пайкой ие выдерживают по термостойкости в рабочей среде, 20. где температура пламени достигает
1800-1900 С, и наличие окислительной среды, снижая точность, чувствительность и надежность измерений.
Целью изобретения является увеличе . ние чувствительности,и повышение точности измерений. В предалагаемом устройстве, усовершенствованном по сравнению с известным, защищенным авт.св. (В 297875, указанная цель достигается тем, что в него введен дополнительный электрод, нанесенный на боковую поверхность кремниевого диска, выполненный из материала основного электро- да.
На чертеже показан предлагаемый датчик.
Он содержит корпус 1 цилиндрической формы из меди с отверстием в центре, причем в верхней части имеет расточку, а нижняя часть по наружному диаметру имеет пазы, выполняющие функции радиатора. Чувствительный элемент 2 выполнен в форме диска-из кремния. В центре диска 2 укреплен платиновый проводник 3, который размещен в свободном пространстве корпуса 1. На боковую поверхность кремниевого диска 2 нанесен кольцевой электрод 4 из платины. Чувствительный элемент — диск 2 вмонтирован в теплоотводящую пластину 5, которая укреплена концентрйчно в расточке корпуса 1. Теплоотводящая пластина 5 поджата гайкой-диафрагмой б с отвер- . стием - окном, которое фиксирует лучистую энергию на центр кремниевого диска. В окно диафрагмы б вставлен материал 7, пропускающий инфракрасные лучи (например, слюда), защищающий
678345
Формула изобретения
3 чувствительный элемент-диск 2 от повреждения и уменьшающий погрев:ности, вызываемые конвективными тепловыми потоками.
Система — корпус 1, диск 2 из кремния, платиновые кольцевой 4 и укрепленный по центру электроды образуют 5 дифференциальную термопару, которая выполняет Функцию чувствительного элемента.
Опытный образец имеет размеры: корпус 1 диаметром 10 мм и длиной >l3
18 мч, чувствительный диск 2 - диаметром 5 мм и толщиной 0,1 мм, электрод 3 проволочный 0,02 мм; электрод
4 пленочный-толщиной 0,005 мм.Электроды 3 и 4 закреплены на кремниевом диске 2 при помощи платинирующей пасты; которая получена в результате растворения платинохлористоводородной кислоты (Н РС ) в нитроцеллюлозе. Тонкой кисточкой пасту наносят на поверхность по окружности кремниевого диска. Электроды из платины, восстановленные при отжиге в печи из пасты, хорошо соединяются с диском иэ кремния.
Для обеспечения надежности отвода тепла от холодного спая по окружности чувствительного элемента теплоотводящая шайба 5 выполнена с термоэлементом — микрохолодильником и электроизолирована от чувствительного элемента.
В качестве изоляции применена окись алюминия AI O, которая имеет высокий коэффициент теплопроводности и высокие электроизоляционные свойства. Нанесение окиси произведено методом газо- З5 плазменного напыления.
Иэ корпуса выводятся соединительные провода со стороны радиатора, после этого для герметизации заливают компаунд через отверстие в нижней части корпуса ° Далее чувствительное устройство в сборе мОнтируют в стволе зондирующего водоохлаждаемого устройства, подключают вторичную рерирующую аппаратуру и проводят 45 тарировку.
Энергия излучения по достижении поверхности кремниевого диска 2 поглощается. Поток тепла отводится к ох лаждаемому корпусу 1. В результате этого температура в центре приемного чувствительного элемента — выше, чем на его периферии. Эта разность тем пературы является функцией интенсивности излучения тепловой энергии, падающей на приемную поверхность, и измеряется термопарой, холодным спаем которой является место соединения кремниевого диска 2 с платиновым кольцевым электродом 4, а горячим спаем — соединение платинового электрода 3 с кремниевым диском.
Для измерения ствол-зонд устроЯства вводят в измеряемую среду через лючок и погружают на заданную глубину. Через тубус-диафрагму на центр кремниевого диска Фокусируют тепловую лучистую энергию, которая преобразуется в термо-ЭДС, прямо пропорционально падающему тепловому потоку. По величине ЭДС, зафиксированной вторичной аппаратурой, с помощью рабочей характеристики чувствительного устройства, полученной в результате тарировки, опредейяют величину лучистого потока..
Изменяя глубину погружения зондирующего устройства, можно проводить подобные измерения в разных точках топочного устройства. .Опытный образец данного устройства для измерения теплового излучения применяли при измерениях теплового излучения в топочном устройстве парагазовой установки ПГУ-200 Невинномысской ГРЭС. Как показали результаты, устройство работоспособно в условиях агрессивной среды и высоких температур, обладает чувствительностью более, чем в 2 раза выше, чем известное устройство и позволяет надежно и с высокой точностью измерять лучистый тепловой поток величиной до
1.10 ккад/м ч, т.е. практически во всех современных высокофорсированных топочных устройствах и камерах сгорания ПГУ и ГТУ, Датчик теплового потока по авт. св.
Р 297875, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерения, в него введен дополнительный электрод, нанесенный на боковую поверхность кремниевого диска, выполненный из материала основного электрода.
678345
Составитель Н.Горшкова
Редактор Л.Тюрина Техред М. Петко Корректор М.нигула
Заказ 4559/30 Тираж 7бб Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5
Филиал ППП Патент . г.ужгород, ул. Проектная,4
