Способ измерения высоких температурторможения b газовом потоке и устройстводля его осуществления
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<» 847072
Союз Советскнх
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51)М. Кл. (; 01 К 7/02 (22)Заявлено 30.10.79 (21) 2834215/18-10 с присоединением заявки ¹ 2835461/18-10
Гесударотееииый. комитет (23) Приоритет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.07.81. Бюллетень №26
Дата опубликования описания,15.07.81 (53) УД3 536.53 (088.8) ) А. А. Ануфриев, Л. К. Крыжко, В. П. Сахаров и Л. И . Чи (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ТОРМОЖЕНИЯ
В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Изобретение относится к температурным из мерениям и предназначено для измерения вы. соких температур в движущихся высокотемпе- ратурных газовых потоках.
Известен способ измерения температуры газовых потоков посредством нескольких тер5 мопар расположенных в камере торможения, заключающийся в регистрации показаний термопар и .вычислении искомой температуры (1l.
1О
Однако этот способ измерения не обеспечивает высокой точности измерения.
Из известных способов наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения высоких температур торможения в газовом потоке, посредством термопары, расположенной в камере торможения с входным и выходным отверстиями, заключающийся в помещетпти камеры торможения в поток газа и регистрации показаний термопары 12).
Недостатком способа является низкая точность измерения вследствие потерь энергии на излучение, скоростной погрешности.
Цель изобретения — повышение точности измерения температуры.
Поставленная цель достигается тем, что изменяют величину скорости газа у рабочего спая термопары за счет изменения площади выходного отверстия, при этом фиксируют показания термопары и относительную величину площади выходного отверстия, а температуру газа определяют из полученной зависимости температуры термопары от площади выходного отверстия.
Этот способ осуществляют устройством, содержащим термопару в камере торможения с входным и выходным отверстиями, отличающимся тем; что в него введены механизм подачи, защитный кожух с отверстием и регулятор скорости, выполненный в виде втулки с отверстием, установленной на камере торможения с возможностью перемещения, при этом отверстие втулки перекрывает выходное отверстие, выполненное на боковой поверхности камеры торможения, причем втулка соединена с механизмом . подачи и совместно с камерой торможения закрыта внешним кожухом.
35
55
3 84
Способ основывается на регистрации показаний термопары в проточной камере торможения, в которой скорость газа значительно снижается
I по сравнению со скоростью набегающего газового потока. Скоростная погрешность (от недовосстановления температуры термопары до температуры торможения) может быть снижена до необходимой величины путем выбора соот-. ветствующего соотношения между плоШадями выходного и входного отверстий камеры тор. можения. При достаточной длине вылета из арматуры рабочего спая термопары омываемого горячим газом и квазистационарном про,цессе практически отсутствуют также погрешности за счет теплоотвода от сная термопары и за счет термической инерции. Тогда основной погрешностью ЬТ = Тг = Тт в показаниях термопары Тт (Тг — температура газа) будет погрешность за счет потерь энергии на излучение. Если температура внутренних стенок камеры торможения мала по сравнению с тем-! пературой сная термопары, величина этой погрешности определяется формулой ф О 4
ЬТ=Т,-Т,= Т,= KV Т,, (>) и где Š— степень черноты термопары; — постоянная Стефана-Больцмана;
V — скорость газа в камере торможения у рабочего спал; а — коэффициент конвективной теплоотдачи, причем а Ч; п — число определяемое диапазоном, местных чисел Рейнольдса, формой спая термопары и направлением скорости газа;
К вЂ” постоянный коэффициент..
При определении температуры газа величины К и и постоянны, так как они определяются параметрами термопары и газа, а переменной величиной является лишь величина скорости газа Ч у спая термопары, которая пропорциональна площади выходного отверстия каме- . ры торможения V-S. Таким образом в процессе измерения, температура термопары будет определяться переменной величиной площади выходного отверстия камеры торможения.
Тг — Тт S Т (2)
Регистрацию показаний термопары производят как минимум при трех значениях S площади выходного отверстия камеры торможения, связанных между собой по закону геометрической прогрессии; произвольным знаменателем
g, $1 = g $ = д Ss. Искомую температуру газа определяют путем решения трех уравнений теплового баланса вида (2).
На чертеже схематически изображено устройство .для измерения температуры газа, разрез.
7072 4
Устройство содержит термопару 1, расположенную в цилиндрической камере 2 торможения имеющей входное 3 и выходное 4 отвер- . стия. С внешней стороны на камеру торможения одета скользящая втулка 5, которая может перемещаться по внешней поверхности камеры торможения в пределах определяемых размером паза во втулке 5 и штифтом 6.. Втулка
5 имеет отверстие равное по диаметру выходному отверстию в камере торможения, с помощью которого обеспечивается регулирование расхода газа через выходное отверстие камеры торможения. Движение втулки по камере торможения осуществляется механизмом подачи в состав которого входит тросовая система 7 с механизмом 8 управления. С внешней стороны камеры торможения установлен кожух
9 с отверстием соосным и идентичным выходному отверстию камеры торможения.
Процесс измерения температуры осуществляется следующим образом.
Камера торможения помещается в высокотемпературный газовый поток . В камере торможения горячий газ обтекает спай термопары и нагревает его до определенной температуры.
Максимально допустимое соотношение между площадями выходного и входного отверстий камеры торможения выбирается таким образом, чтобы сделать скоростную погрешность пренебрежимо малой. Это возможно, если указанное соотношение не превышает 0,3. .При этом спай термопары нагревается до температуры, меньшей температуры торможения, причем значение температуры термопары зависит от величины местной скорости газа в камере торможения у спал. Эта скорость газа в камере торможения в процессе эксперимента изменяется при движении скользящей втулки
5 по камере торможения за счет смещения взаимного расположения отверстий скользящей втулки и выходного отверстия камеры торможения. Внешний кожух 9 обеспечивает постоянство конфигурации лобовой части устройства при движении скользящей втулки,. тем самым стабилизирует картину течения газа у устройства и обеспечивает постоянство параметров газового потока, входящего в камеру торможения. Путем предварительной градуировки находится связь между величиной перемещения скользящей втулки и эффективной площадью выходного отверстия камеры торможения.
В процессе измерения температуры регистрируется амплитуда движения скользящей втулки и температура термопары, что позволяет найти зависимость температуры термопары от относительной. площади выходного отверстия камеры торможения, а, следовательно, и от
Составитель В.Куликов
Редактор Т.Парфенова Техред З.Фанта Корректор В.Бутяга
Заказ 5467/63 Тираж 907 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ИЛП"Патент", r. Мкгород, ул. Проектная, 4
5 84 относительной скорости движения газа у сная термопары. На основе полученной зависимости составляется необходимое количество систем уравнений теплового баланса, учитывающих лучистый теплообмен сная термопары с газом, для вычисления соответствующего количества значений температуры торможения, которые ,затем осредняются с целью повышения точности определения температуры.
Описываемый способ измерения высоких температур торможения в газовом потоке и
1 устройство для его осуществления позволяют с высокой точностью измерять температуру газа.
Формула изобретения
1. Способ измерения высоких температур торможения в газовом потоке посредством термопары, расположенной в камере торможения с входным и выходным отверстиями,заключающийся в помещении камеры торможения в поток газа и регистрации показаний термоцары, о т л н ч а ю ш и и с я тем, что, с. целью повышения точности измерения температуры, изменяют величину скорости газа у рабочего сная термопары эа счет из7072 6 менения площади выходного отверстия, при этом фиксируют показания термопары и относительную величину площади выходного отверстия, а температуру газа определяют из полученной зависимости температуры термопары от площади выходного отверстия.
2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее.термопару в камере торможения с входным и выходным отверстиями, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что в него введены механизм подачи, защитный кожух с отверстием .и регулятор скорости, выполненный в виде втулки с отверстием, установленной на камере торможения с воэможностью перемещения, при этом отверстие втулки перекрывает выходное отверстие, выполнен- ., ное на, боковой поверхности камеры торможения, причем втулка соединена с механизмом подачи и совместно с камерой торможения закрыта внешним кожухом.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США М 3596518, кл. 73-341, опублик. 1971;
2. Авторское свидетельство СССР Р 147816, кл. Я 01 К 7/02, 1961 (прототип).
