Устройство для измерения температуры торможения газа в проточной камере

 

О П И(;АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>883674

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0 712.79 (21) 284 7 36 7/18-10 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.1181.Бюллетень No 43 5 М К„з

G 01 К 13/02

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (53) УДК 532.536 (088.8) Дата опубликования описания 2 33. 181 (72) Авторы изобретения

Е.Я. Чернов, Ю.И. Канунников и И.Б. Андрушев (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ТОРМОЖЕНИЯ ГАЗА В ПРОТОЧНОЙ КАМЕРЕ

Изобретение относится к контроль-: но-измерительной технике и автоматическому управлению и обеспечивает автоматический контроль температуры газа свыше 2000. С в объектах вида проточной емкости, скорость потока в которых может достигать сверхзвуковых значений °

Описываемое устройство косвенного измерения температуры основано на расходном методе и может быть использовано в экспериментальных установках лабораторного и промышленного типа с высокотемпературными электродуговыми нагревателями газа, работа- (5 .о о ющими в диапазоне от 2000 С до 8000 С.

Известно устройство для измерения температуры рабочего потока, содержащее термопару,включенную через фильтр в схему измерительного прибора,и трех.20 обмоточный трансформатор, одна из обмоток которого через конденсатор подключена к термопаре (1).

Недостатками этого устройства являются ограниченный диапазон рабочих

25 температур, обусловленный непригодностью термопар для измерения температур выше 2000 С, невысокая точо ность измерения из-за возмущения рабочего потока в проточной камере ко- ЗО жухом термопары и конструкциями крепления датчика, а также значительная инерционность измерительной системы, в связи с чем ее невозможно использовать для быстропротекающих процессов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры в проточной камере, содержащее установленный в ней генератор низкотемпературной плазмы, критические сопла на выходе и входе камеры, регулирующий вентиль и датчик давления газа на входе камеры, выход которого соединен с одним из входов управления, к одному из выходов которого подключен регулирующий вентиль, датчики давления холодного и горячего газа в камере (2).

Недостатками известного устройства являются ограниченный диапазон применения и низкая эффективность экспериментальных исследований.

Цель изобретения — повышение эффективности экспериментальных исследований при высокой температуре торможения газа.

883674

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее установленный в ней генератор низ котемпературной плазмы, критические сопла на входе и выходе камеры, регулирующий вентиль и датчик давле5 ния газа на входе камеры, выход которого соединен с одним из входов блока управления, к одному из выхо дов которого подключен регулирующий вентиль, датчики давления холодного и горячего газа в камере, соответственно до и после генератора низкотемпературной плазмы, в него введены запорный вентиль, задатчик отношения показателей адиабаты реального и идеального газов, решающий уси- 15 литель, блок согласования, преобразователь аналог-код, цифровой индикатор и двухкоординатный функциональный преобразователь с блоком программы, вход которого соединен с датчи- 20 ком отношения показателей адиабаты реального и идеального газов, включенным на выходе усилителя, в прямой цепи которого включен датчик давления холодного газа, а в цепи обратной связи — датчик давления горячего газа, один из выходов которого соединен с задатчиком отношения, при этом выход двухкоординатного функционального преобразователя через блок согласования и преобразователь анаЛог код подключен к индикатору, а датчик холодного газа сообщен с проточной камерой через запорный вентйль, цепь управления которого соединена с одним из выходов блока управления.

Устройство производит непрерывное вычисление температуры торможения газа в соответствии со следующим алгоритмом: где V, Ч вЂ” температура холодного и

Х r горячего газов;

Р P — давление холодного и ro- 45

Х рячего газов;

К К вЂ” показатели адиабаты иде4 2 ального и реального газов. при этом величины давления холод- .50 ного и горячего газов непрерывно измеряются в процессе эксперимента, а температура холодного газа и пока затели адиабаты задаются перед экс.периментом.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для измерения температуры торможения газа в проточной емкости.

Устройство содержит питающую бал- 60 лонную 1 сжатого газа, соединенную через регулирующий вентиль 2 и входное критическое сопло 3 (показано условно) с проточной камерой 4, внутри которой установлен генератор 5 65 низкотемпературной плазмы, а на выходе — выходное критическое сопло 6 .

Перед критическим соплом установлен датчик 7 давления газа, выход которого подключен к блоку 8 управления экспериментальной установки, питание которой осуществляется от источника 9 стабилизированного питания. При этом один выход блока управления связан через привод (не показан) с регулирующим вентилем 2, а другой выход — с запорным вентилем

10, который импульсным каналом по входу соединен а проточной камерой 4 до генератора 5 плазмы, а по выходус датчиком 11 давления холодного газа, при этом потенциометр датчика включен в прямую цепь решающего усилителя 12, а в цепь обратной связи того же усилителя включен датчик 13 давления горячего газа, который своим импульсным каналом подключен к проточной камере за генератором 5 плазмы. Один из полюсов датчика 13 совместно со средней точкой (подвижным контактом) соединен с датчиком

14 отношения показателей адиабаты реального и идеального газов, включенным на выходе решающего усилителя по схеме выходного сигнала. Выход усилителя 12 соединен одним из входов двухкоординатного функционального преобразователя с блоком 15 программы, воспроизводящим графическую зависимость температуры горячего га.3а 1- от Рх Рг K< ) -г. ЧХ На другой вход функционального преобразователя подключен датчик температуры холодного газа (показан условно) . Выход функционального преобразователя через блок 16 согласования и преобразователь 17 аналог-код с цифровым индикатором 18 соединен с системой

19 регулирования температуры.

УстройСтво работает следующим образом.

Воздух на баллонной 1 через регулирующий вентиль 2 и критическое сопло 3 подается в проточную камеру 4 экспериментальной установки и далее через выходное сопло 6 в рабочую часть (не показана), сообщающуюся с атмосферой.

С помощью датчика 7 давления, включенного перед критическим соплом

3, и регулирующего вентиля 2 система управления, питаемая от стабилизированного источника 9 питания, поддерживает заданное давление газа перед критическим соплом 3, а сле" довательно, и расход газа по всему тракту экспериментальной установки.

Во время вывода установки на заданный по давлению режим включается генератор 5 низкотемпературной плазмы, который доводит температуру холодного газа в проточной камере до

2000 C-8000 С.

883674

Формула изобретения

Непосредственно перед включениев, генератора 5 существовавшее в датчике 11 давление холодного газа отсекается по сигналу блока 8 управления запорным вентилем 10, а датчик 13 измеряет текущее значение давления горячего газа, прошедшего через электрическую дугу генератора.

Собранные на базе решающего усилителя 12 датчики 11 и 13 формируют сигнал отношения Р /Рх, который перемножается с величиной K>/К, предварительно установленной йа задатчике 14, и подается на один из входов двухкоординатного функционального преобразователя 15, на другой вход которого подается сигнал с датчика температуры холодного газа V>,.

По укаэанной графически заданной зависимости (Р» y„»x). функциональный преобразователь вычисляет в аналоговой форме текущее значение температуры горячего газа между генератором 5 плаэмы и выходным соплом проточной камеры 4. Эта величина через блок 16 согласования и преобразователь 17 аналог-код поступает для визуальной регистрации на цифровой индикатор 18 и одновременно в систему 19 регулирования температуры.

Использование новых элементов: двухкоординатного функционального преобразователя с блоком программы, эадатчика отношения показателей адиабаты реального и идеального газов, решающего усилителя, в прямой цепи которого включен датчик давления холодного газа, а в цепи обратной связи — датчик давления горячего газа, запорного вентиля в цепи импульсного канала давления холодного газа, а также взаимных связей между перечисленными элементами и блоком управления позволяет создать устройство для иэмЕрения высокой температуры торможения в диапазоне от 2000ОС до

8000 С с точностью порядка 2Ъ при гиперзвуковых скоростях истечения газа.

Это, в свою очередь, позволяет для среднемасштабных установок сократить расход газа на 6-8Ъ и электроэнергии на 14-18%. б

Устройство для измерения температуры торможения газа в проточной камере, содержащее установленный в ней генератор низкотемпературной плазмя, критические сопла на входе и выходе камеры, регулирующий вентиль и датчик давления газа на входе камеры, выход которого соединен с одним из входов блока управления,. к одному из выходов которого подключен регулирующий вентиль, датчики давления холодного и. горячего газа в камере, соответственно до и после генератора низкотемпературной плазмы, о т л и15 чающее с ятем, что, сцелью .повышения эффективности экспериментальных исследования при высокой температуре торможения газа, в устройство введены эапорный вентиль, 2О эадатчик отношения показателей адиабаты реального и идеального газов, решающий усилитель, блок согласования, преобразователь аналог-код, цифровой индикатор и двухкоординатный функциональный преобразователь с блоком программы, вход которого соединен с задатчиком отношения показателей адиабаты реального и идеаль. ного газов, включенным на выходе решающего усилителя, в прямой цепи которого включен датчик давления холодного газа, а в цепи обратной связи датчик давления горячего газа, один из выходов которого соединен с задатчиком отношения, при этом выход двухкоординатного функционального преобразователя через блок согласования и преобразователь аналог-код подключен к цифровому индикатору, а датчик холодного газа сообщен с проточной

40 камерой через запорный вентиль, цепь управления которого соединена с одним из выходов блока управления.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 300782, кл. G 01 К 7/10, 1971.

50 2. Поун A. И .Гойи К. Аэродинамические трубы больших скоростей. Мир, 1968, с. 240 (прототип) .

883б74

Составитель Н . Горшкова

Техред Т.Маточка Корректор О. Билак

Редактор П. Ортутай

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 10209/б2

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4