Устройство для измерения теплового потока

 

(72) Автор. изобретения

В. Н. Давыдов

Ростовский-на-Дону институт се машиностроения (7!) Заявитель (S4 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к тепловым измерениям и может быть использовано в теплоэнергетической промышленности и других областях, связанных с теплои массообменом.

Известно устройство для измерения мощности теплового потока в двухтрубной системе путем перемножения двух неэлектрических величин электричес" ким способом, содержащее расходомер, 16 датчик Холла, питаемый термо-ЭДС, термопару и обмотку магнитопровода, электрически связанную с расходомером

Однако это устройство сложно, показания недостаточно точны, так как температура термопарами измеряется только в двух точках потока жидкости в прямом и обратных направлениях, может быть использовано при измере" сии теплового потока только в потоке движущейся капельной жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик теп)лового потока, содержащий размещенные в охлаждаемом корпусе тепловоспринимающий и эталонный элементы (2) °

Однако такой датчик обладает низкой чувствительностbe и большой тепловой инерцией. Это обусловлено тем, что за тепловоспринимающей пластиной изготовленной из высокотемпературнопроводного материала (меди), размещен эталонный элемент, выполненный из хромеля, который находится в кон" такте с водоохлаждаемым стержнем из меди.

Цель изобретения - повышение чувствительности и уменьшение тепловой инерции устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, размещенные в охлаждаемом корпусе тепловоспринимающий и эталонный элементы совмещены и выполнены в виде тела вращения, образованного сегментами,.изолированными друг от друга, при этом эталон92654 ные участки сегментов соединены в термобатарею.

На фиг., 1 изображено предлагаемое устройстве, разрез; на фиг. 2 - тепловоспринимающий элемент в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - разрез .А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема последовательного включения термопар.

Устройство для измерения теплового потока состоит из тепловосприни- 10 мающего элемента, 1, изготовленного из высокотемпературнопроводного материала, например меди, корпуса 2, патрубков 3 подачи и отвода 4, охлаждающей воды, впаянных в охлаждаемую, 15 .часть корпуса 2.

Тепловоспринимающий элемент 1 и эталонный элемент 5 выполнены заоднов виде тела вращения переменного сечения, например, параболлоида, из 20 высокотемпературного материала, на пример, из меди. Тепловоспринимающий элемент 1 переходит в цилиндрический участок длиной Х, равной не менее

0,2-1,0 его диаметра. Торцовая часть тепловоспринимающего элемента 1 имеет. торцовый участок площадью F< с буртиком 6 для крепления. керамической .вставки 7 и плавный переход 8, например, по параболе, на размер эталонно- З0

ro цилиндрического участка площадью

Fg и длиной 3 . Отношение площадей лежит в пределах . 1,2" 10..Тепловоспринимающий элемент 1 по всей

35 своей длине, включая и участок и о разрезан, например, на 12 сегментов

9-20 (Фиг.3). Все сегменты 9-20 электрически изолированы между собой, например, тонкой слюдой, и склеены эпоксидной. смолой.

В каждом сегменте, например 18, зачеканен проводник 21, например, из хромеля, в точках 22 и 23, так что все двенадцать эталонных элементов 5, т.е. двенадцать участков сегментов

9 -20 длиной 0 соединены последовательно, кроме двух крайних и образуют термобатарею (фиг. 2 и 4).

От крайних эталонных элементов сегмента 20 в точке 23 выведен мед50 ный отводящий проводник 24, а проводник из хромеля 25, зачеканенный в другой эталонный элемент крайнего сегмента 9 в точке 22 имеет отводящий проводник 25. Проводники 24 и 25 выведены из корпуса 2, а место их

0 4 вывода залито эпоксидной смолой 26.

Точки 22 и 23 на всех сегментах 9-20, расположены строго в плоскостях сечения, нормальных к оси устройства.

Эталонный участок длиной 0 тепловоспринимающего элемента 1 разделен перегородкой 27, например, из .керамики, которая герметизирована, например, эпоксидной смолой. Полость 28 заполнена мягкой набивкой, например нитью

КН-4. Внутреннее отверстие в тепловоспринимающем элементе 1 закрыто пробкой 29 и заклеено эпоксидной смолой.

Датчик работает следующим образом.

В патрубок 3 подводится, а из патрубка 4 выводится охлаждающая вода.

Тепло, поступающее через торцовую поверхность тепловоспринимающего элемента 1, проходит по сегментам 9-20 и хвостовиками 30 отдается охлаждающей воде. По измеренному перепаду температур на эталонном участке 5 и по известному соотношению рассчитывается тепловой поток.

Так как поток тепла на всем пути проходит по высокотемпературному ма-териалу, а на участке 5 разность температур определяется многоспайной дифференциальной термопарой, то уменьшается тепловая инерция и увеличивается чувствительность устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения теплового потока,. содержащее размещенные в охлаждаемом корпусе тепловоспринимающий и эталонный элементы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью, о повышения чувствительности и уменьшения тепловой инерции устройства, в нем тепловоспринимающий и эталонный элементы совмещены и выполнены в виде тела вращения, образованного сегментами, изолированными друг от друга, при этом эталонные участки сегментов соединены в термобатарею.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 163394, кл. G 01 К 17/08, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

И 411326, кл. G 01 К 17/08, 1971 (прототип .