Устройство для определения температурыгаза

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (11800693

Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл

G 01 К 7/02 (22) Заявлено 2304 79 (21) 2 75 6 4 4 7/18-10 с присоединением заявки No (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий

Опубликовано 3001.81.Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 30.01.81 (53)УДК 838.53 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. A. Ануфриев, В. П. Сахаров и Л.К. Крыжко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ГАЗА

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть осущест вле но при решении ряда задач, связанных с измерением температур в горячих газах и пламенах.

Известно устройство для измерения темпсратуры горячих гаэов, в котором обеспечивается возможность исключения погрешности за счет термической инерции и потерь энергии на из- 1О лучение путем применения двух термоприемников с разной интенсивностью теплообмена с газом (11.

Недостатком таких устройств является то, что в них не устраняется скоростная погрешность от недовосстановления температуры термоприемника до температуры торможения и требуется знать диапазон местных чи- 2р сел Рейнольдса у термоприемников и направление местной скорости газа.

Кроме того, использование двух термоприемников разного диаметра или двух раэнотипных термоприемников (иэ раз- 25 ных материалов) накладывает дополнительные требования к точности определения диаметра чувствительного элемента и к качеству его поверхности. 30

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройствО для определения температуры газа, содержащее две идентичные термопары, размещенные в проточных камерак торможения с отношением площадей большого выходного отверстия к входному в пределах 0,2-0,4. В этом устройстве возможность исключения погрешности эа счет термической инерции и потерь энергии на излучение ойуславли= вается различной скоростью газа в камерах торможения у каждого термо,приемника (2).

Недостаток этого устройства заключается в том, что для определения температуры газа требуется знать диапазон местных чисел Рейнольдса у термоприемников и направление местной скорости газа.

Цель изобретения — повышение точности определения высоких температур при нестационарных процессах.

Укаэанная цель достигается тем, что в известном устройстве дополнительно введена третья камера тормо-, жения с идентичной термопарой, причем величины площадей выходных от800693 вер".:.::.èé всех камер торможения сос-. тавляют геометрическую прогрессию со знаменателем равный, 1,5-2,0„

На чертеже схематически представлено устройство.

На полой ромбической державке 1 в сверхзвуковом потоке газа установлены три одинаковых термоприемника 2 с насадкам 3. внутри насадка герметичнс установлены продольные пере- 10 городки 4, разделяющие насадок на три идентичные по объему и форме камеры торможения, так что термоприемники 2 установлены в каждой камере одинаковым образом по отношению к стенкам камеры и направлению газа. Термоприемники (например три одинаковых хромель-алюмелевых термопары) смонтированы герметично в керамической соломке 5. В каждой из камер имеются выходные отверстия б разного диаметра, обеспечивающие разные скорости течения газа у термопар, причем отношение скоростей определяется отношением площадей выходных отверстий, величины площадей последних 25 составляют геометрическую прогрессию с заданным знаменателем. Оптимальное значение знаменателя определена экспериментально. Провода термоприемников через полую державку 1 выводит- 30 ся к блоку 7, регистрирующему их температуру по времени, связанному с электронным сумматором 8. Поток горячего газа обтекает помещенное на державке 1 устройство с тремя термо- З5 парами 2, установленными в каждой из трех одинако.:ых отсеков насадке.

Вследствие потерь энергии ца излучение спаями термопар или их тер- 40 мической инерции температуры спаев термопар будут отличаться от температуры газа. В силу различия в величинах площадей выходных отв".pñòèé скорости течения газа, а следовательно, и коэффициенты теплоотдачи у каждой из термопар, оказываются тоже различными, причем величйны коэффициентов теплоотдачи также будут составлять геометрическую прогрессию. В результате этого спаи каждой из трех термопар 2 нагреваются до разных температур (каждая из них не равна температуре газа) . которые регистрируются пирометрическими блоками 7.

Чтобы на показаниях термопар 2 не 55 сказывалась скоростная погрешность, скорость газа в отсеках снижается путем уменьшения площади выходных отверстий б по сравнению с входными, причем отношение площадей большого щ из выходных отверстий к входному равно 0,2-0,4. В этом случае связь между температурными показаниями термопар 2 оказывается такой, что это позволяет однозначно, без знания каких-либо других параметров, определять температуру газа по формулам

"",- "- --".) (;::1 ) ч

g6y4 всд с та

dt, При этом, если температура газа не высока (Т «< 1000К), т.е. потерями энергии на излучение можно пренебречь, а термическая инерция термоприемников значительна, то

Если же процесс стационарный (влияние термической инерции не сказывается), а потери энергии на излучение велики (высокие температуры газа), то

P, )() () (3).>TWT (3)

При равных площадях, входных отверстий камер торможения отношения скоростей газа в камерах определяются отношением площадей выходных отверстий 5Л, S2, Б-, которые составляют геометрическую прогрессию, т.е. где g — знаменатель геометрической прогрессии.

Тогда (4)

Отношения скоростей газа входят в выражении (1-3). Положив их равным

1 в соответствии с (4), из формул (1 — 3) можно найти температуру газа, как однозначную функцию показаний термопар Т,, Т и Т .

Эффективность устройства заключается в том, что с помощью него можно более точно и просто измерять истинную температуру газа при значительных искажениях в показаниях термопар за счет термической инерции и потерь энергии на излучение. При этом в устройстве используются три одинаковых термоприемника (например, три одинаковые термопары из одинаковых пар термоэлектродов), что существенно упрощает его изготовление.

Устройство может найти применение на объектах современной техники, где требуется измерять высокие температуры газа, как стационарные, так и нестационарные (промьшшенные гаэо800693

Формула изобретения

4 газ

Составитель A. Багдонас

Редактор М. Недолуженко Техред A. Ач Корректор О. Ковинская

Заказ 10400/50 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 вые горелки, аэродинамические трубы, стенды и т.д.). устройство для определения температуры газа, содержацее две.идентичwe термопары, размещенные в проточных камерах торможения с отношением плоцадей большого -выходного отверстия к входному в пределах 0,2-0,4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения высоких температур при нестационарных процессах, в него дополнительно введена третья камера торможения с идентичной термопарой, причем величины площадей выходных отверстий всех камер торможения составляют гео5 метрическую прогрессию со знаменатблем равным 1,5-2,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Присев Н.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. Л., "Энергия", 1967, с. 222-224.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2644087/10, кл. 6 01 К 7/02, 17.07.78 (прототип).