Способ измерения температуры

 

О П И С А п И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстнческнв

Республнк

«1>847075 (61) Дополнительное к авт. сеид-.sy (51)М. Кл 3 (22) Заявлено 2б.1079 (21) 2835197/18-10

6 01 К 13/02 с присоединением заявки Мо—

Государственный комитет.СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опублииовано. 15.07.81. Бюллетень Йо 2б (53) УДК 53б.532 (088..8) Дата опубликования описания 15.07.81 (71) Заявитель .

I; с (F (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано преимущественно при измерении температуры гиперэвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности (давления порядка 0,01-0,1 атм).

Известен способ измерения температуры высокотемпературного газового потока посредством отбора порции газа охлажденным зондом, измерение температуры охлажденной порции газа и перепада температур охлаждения (1 .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, особенно при определении температуры газового потока понйженной плотности вследствие ограниченной чувствитеЗтьности зонда и его низкого быстродействия. наиболее близким по технической сущйости и достигаемому результату к описываемому способу является способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности путем перемещения зонда в потоке газа, измерения нагрева калориметра зонда, температуры и расхода охлажденной порции газа и вычисления по результатам измерения температуры

2 газа. В известном способе измеряют зависимость электрического сопротивления калориметра от температуры с одновременным измерением расхода гаэа через зонд. Искомая температура определяется из уравнения теплового баланса, записанного для условия теп. лообмена между калориметром .зонда и

1О струйкой горячего газа, забираемого зондом иэ потока j2) .

Однако известный способ характеризуется низкой точностью измерения обусловленной тем, что не учитываются тепловые потери от калориметра на

1э стенки корпуса и поэтому известный способ имеет недопустимо большие погрешности при измерении распределения температуры в газовых потоках с большим поперечным сечением, когда вре20 мя измерения может составлять несколько секунд и более и когда нельзя пренебречь погрешностью измерения, вызванной перетоками тепла между .кало-. риметром зонда и его корпусом.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери.

Для достижения поставленной цели предварительно нагревают калориметр

30 зонда до максимальной рабочей тем847075 пературы, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра и внутренней стенки корпуса и по результатам измерений вычисляют зависимость тепловых потерь от разности температур между калориметром и внутренней стенкой корпуса зонда.

Для осуществления описываемого способа может быть использован высокотемпературный зонд, конструкция кото рого показана на чертеже.

Зонд содержит охлаждаемый корпус

1, к которому подсоединены трубки 2 и 3 для подвода и отвода охлаждающей жидкости, термопару 4, зачеканенную во внутренюю стенку корпуса, колориметр 5, представляющий собой медную трубку с термоэлектродами 6, который закреплен внутри корпуса с помощью теплоизоляционных шайб 7, термопару, 8, закрепленную в корпусе на выходе из калориметра с помощью шайбы 9.

Накладная гайка 10 с уплотнительной прокладкой 11 обеспечивает соединение с корпусом зонда трубки 12, предназначенной для подачи газа в рас- ходомерное устройство.

Между корпусом 1, который предназначен для защиты калориметра от.теплового воздействия горячего потока, омывающего зонд извне, и калориметром 5 имеется теплоизоляционная воздущная прослойка,.при этом герметизация в местах крепления калориметра с корпусом осуществляется с помощью клея БФ-2. Заостренная передняя кромка калориметра служит для уменьшения,притока тепла к торцу калориметра. Благодаря наличию накидной гайки

10 конструкция зонда является разборной, что создает удобства в его эксплуатации.

В процессе измерения порция горячего газа, отсасываемого из потока, проходит через канал цилиндрического калориметра, выполненного из меди.

При этом большая часть тепла передает ся от газа к калориметру. Температура калориметра 5 измеряется с помощью термопары, термоэлентроды 6, которой зачеканены в стенку калориметра в его центральном поперечном сечении

Одновременно измеряется температура внутренней стенки корпуса с помощью термопары 4, а температура охлажденной порции газа на выходе из калс рйметра измеряется с помощью термоцары 3. Охлажденный в калориметре зо ца газ поступает в расходомерное усУрбйство. Результаты показаний термопар 6,4 и 8 в зонде регистрируются на ленте шлейфового осциллографа.

Величина энтальпии газового потока определяется из уравнения теплового баланса зонда

Еь ь + + < ь

m (. 44 . П тгде h . - удельная энтальпия невозмущенного потока газа;

С вЂ” удельная теплоемкость материала калориметра; як - масса калориметра; средняя интегральная. температура калориметра;

m- - расход газа через зонд; тепло, теряемое калориметром зонда в единицу -времени и определяемое с помощью градуировочного графика поправок;

Сp — удельная теплоемкость охлажденной порции газа;

Т - температура охлажденной пор-.

15 ции газа Переход от значений энтальпии к значениям некоторой температуры термосжатия То осуществляется с использованием таблиц термодинамичесщ ких функций воздуха.

В лабораторных условиях нагревают калориметр зонда до температуры, которую он обычно принимает в процессе эксплуатации. После прекращения нагрева записывается на ленте осциллографа .температура остывающего калориметра вместе с температурой внутренней стенки теплозащитного корпуса.

С помощью этих данных строится график зависимости 0 =(С, в„ ") = (с„- сс )

ЗО где t - температура. внутренней стенки корпуса. Зависимость 0<=t(t<- тст) и является поправочным графиком на тепловые потери калориметра.

Применение описываемого способа

35 при измерении поля температур высокотемпературных (Т 2000-3000 К) гиперзвуковых газовых потоков диаметром 300 мм показало, в этих условиях поправка на тепловые потери калори4П метра зонда достигает 30% от общего количества тепла, аккумулируемого .калориметром. Введение поправки в соответстВии с описываемым способом позволяет снизить погрешность измерения температуры до 2,5%.

Формула изобретения

Способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков

5п высокотемпературного газа пониженной плотности путем перемещения зонда в потоке газа, измерения темпа нагрева калориметра зонда, температуры и расхода охлаждающей порции газа и вы-. числения.по результатам измерения температуры газа, о т л и ч а ю— щ .и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери, пред- варительно нагревают калориматр зон40 да до максимальной рабочей температуры, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра.и внутренней стенки корпуса зонда и по результатам измерений

65 вычисляют зависимость тепловых по. 847075

gaud" aixod

udoi

Составитель В..Копаев

Техред T,Ìàòî÷êà Корректор Л.Иван

Редактор Т.Парфенова

Заказ 5468/64 Тираж 907 : Подписное

ВНИИПИ 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 терь от разности температур между калориметром и внутренней стенкой корпуса зонда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 224855, кл. G 01 К 13/02, 1966.

2 . VussaIo F,A;, A fast actin miniature entnoepy probe AYAA

Р 68-393,1968 прототип).