Устройство для измерения лучистых тепловых потоков

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советеиик

Сюциаяиетмчееиик

Рве ттубвик

< 932295 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 27.06. 80 {21) 2947254/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.82. Бюллетень №20

Дата опубликования описания 30 .05.82 (5! )М. Кл.

G 01 К 17/08 (Ьеударежнный кемнтет

СССР ее делам изобретений н еткрытнй (53) УДК53б. .53(088.8) L

А.А. Мадоян, В.К, Рыбалко и А.В. Харченко (72) Авторьз изобретения

Южный ф илиал Всесоюзного теплотехническогамауьщоисследовательского института им. ф. 3. Дзержинского (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧИСТЫХ

ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения тепловых потоков в факеле пламени или в высокотемпературных газах при исследовании процессов теплообмена в топочных устройствах.

Известен ленточный тепломер Ймидта, использующий в качестве датчика измеряемого теплового потока вспомога" тельную стенку с известной теплопроводностью, выполненную в виде резиновой ленты, на обеих поверхностях которой расположены батареи дифференциальных термопар (1 ).

Недостатком известного устройства является узкий диапазон его использования - в основном для измерения слабых тепловых потоков, например теплопотерь через изоляцию трубопроводов, обмуровку газоходов, Тепломер Шмидта не пригоден для измерения мощных тепловых потоков, так как по условиях термостойкости он разрушается и выходит иэ. строя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения теплового потока, содержащее корпус с установленным в нем теплоприемником, концентрично расположенные каналы для подвода и отвода теплоносителя и датчик температуры, размещенный на верхнем торце теплоприемника. У нижнего торца теплоприемника расположена вторая термопара, .

Величина измеряемого теплового потока определяется по известному выражению

q = ()/0 )(е.т - y), Вт/м, (1) где q - плотностяь теплового потока, Вт/м;

- коэффициент теплопроводности теплоприемника, Вт/(м оград); (t -t ) - разность температур по толщине теплоприемника С;

- толщина теплоприемника в направлении падающего теплового потока, м E 23, S

3S

4S

3 93

Недостатком указанного устройства является высокая погрешность измерений, связанная с зависимостью коэффициента теплопроводности (g) теплоприемника от температуры,.а также.вызываемая конвективным теппообменом между измеряемой средой и теплоприемником, не защищенным от воздействия конвективной составляющей теплового потока. Кроме того, при различных значениях плотности теплового потока изменяется значение разности температур (й„ - t ) и в каждом интервале разности (tq - tg) приходит-, .ся вычислять значение коэффициента теппопроводности, а затем определять величину плотности измеряемого теплового потока. Это усложняет процесс определения искомой величины.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение .процесса измерений тепловых потоков. . Указанная цель достигается тем, что теппоприемник выполнен.в виде заполненной расплавленным металлом емкости, снабженной крышкой из материала пропускающего лучистый тепловой поток, и расположенной в канале для подвода теплоносителя.

Величина плотности теплового потока определяется тем же известным выражением (1). В качестве значения („ - t>) принята разность между показаниями датчика температуры, измеряющего значение температуры расплавленного теплоприемника (t< ) на поверхности, воспринимающей тепловой поток, и температурой теплоприемника на периферии (t2), которая поддерживается равной температуре плавления ввиду расположения стакана с теппоприемником в термостатированной зоне, образуемой охлаждающим теплоносителем.

На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения лучистых тепловых потоков °

Устройство содержит корпус 1 с. размещенным в нем теплоприемником, выполненным в виде емкости 2, заполненной расплавленным металлом 3, емкость снабжена крышкой 4, изготовленной из материала, пропускающего лучистый тепловой поток и являющейся экраном для Монвективных тепловых потоков. Теплоноситель поступает по каналу 5, а отводится по каналу 6.

В днище емкости выполнено отверстие 7

2295 4 для установки датчИса 8 температуры.

Емкость 2 расположена в канале 5, т.е. в термостатированной зоне образуемой поступающим теплоносителем.

Оптимальные размеры устройства для измерителя лучистых тепловых потоков: диаметр корпуса 60 мм, диаметр и толщину теплоприемника выбирают из соотношения д = 15Dg (2) где Д - толщина теплоприемника в направлении падающего теплового потока, м;

D - диаметр теплоприемника, м.

Устройство работает следующим образом.

Охлаждающий теплоноситепь поступает по каналу 5, а отводится по каналу 6 и образует по периферии емкости 2 термостатированную зону. Температуру и расход теплоносителя регупируют в соответствии с условием поддерживания металла в расплавленном состоянии. Устройство ориентируют в

I направлении падающего теплового потока. Лучистая составляющая теплового потока, проникая через крышкуэкран 4, воздействует на расплавленный металл. В результате происходит рост его температуры, контропируемойдатчиком 8. Поток тепла, поступающий к теплоприемнику, отводится охлаждающим теплоносителем. При этом температура теплоприемника со стороны теплового потока выше температуры его периферийной части, равной температуре плавления. Возникающая разность температур является функцией измеряемого теплового потока, который вычисляется по выше приведенному выражения (1).

Применение в качестве теплоприемника размещенного в емкости металла в расплавленном состоянии, коэффициент теплопроводности которого не зависит от температурbl .повышает точность измерения, так как исключается необходимость определения коэффициента теплопроводности в каждом диапазоне температур.

Зкранирование теплоприемника со стороны теплового потока и размещение .емкости в термостатированной вазоне снижают погрешность измерений, связанную с воздействием на теплоприемник конвективной составляющей теплового потока. Определение плотности теплового потока с использо5 93229 ванием выражения (1)заметно упрощается, так как коэффициент тепло проводности .(3) и толщина теплоприемника (о ) - величины постоян-.

we и не зависящие от температуры, для определения разности (t< - ) температура измеряется t< датчиком 8, а температУра t известна и равна температуре плавления металла теплоприемника. Таким образом, при сравни- 10 тельной простоте измерений, повышается их точность.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе л 1. Геращенко О.А. Основы теплометрии. "Наукова думка",.Киев, 1971, с. 33-34.

2. Теплотехнический справочник.

Под ред. В.Н. Юренева и Л.Д. Лебеgp дева. Т. 2, М., "Энергия", 1975, с. 260 рис. 4-11 °Формула изобретения

Составитель Г. Мухина

Редактор l0. Середа Техред М„ Рейвес Корректор А. Ференц

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3763/59

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Устройство для измерения лучистых тепловых потоков, содержащее корпус с установленным в нем теплоприемником, концентрично расположенные каналы для подвода и отвода теплоносителя и датчик температуры, размещенный на верхнем торце теплопри емни ка, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, теплоприемник выполнен в виде заполненной расплавленным металлом емкости, снабженной крышкой из материала, пропуакающего лучистый тепловой поток, и расположенной в канале для подвода теплоносителя.