Устройство для измерения лучистого теплового потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11970142 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 18.07.80 (21) 2957087/18-10 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 301082. Бюллетень Ко 40 ($1)М.Кл з

С 01 К 17/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

)S3) УДК536.53 (088. 8) Дата опубликования описания 3010.82

A. И. Муравьев, Ю. П. Черкун, В. В. Митом, В. K. Домницкий и Л. В. Латышева

3 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧИСТОГО

ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения лучистых тепловых потоков, в частности падающих и отраженных, при исследовании процессов теплообмена в топочных устройствах парогенераторов, в камерах сгорания газотурбинных установок и других агрегатах того же назначения °

Известно устройство для раздельного определения конвективной и лучистой составляющих теплового потока, например в пламенных печах, содержащее цилиндрический корпус и теплопрвемники, установленные на боковой поВерхности корпуса 1 1).

Недостатком известного устройства является отсутствие воэможности одновременного измерения падающих и отраженных лучистых потоков.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термозонд, содержащий цилиндрический корпус, датчики лучистого теплового потока и встроенную систему охлаждения, причем корпус выполнен в виде цилиндров различных диаметров, а .датчики теплового потока установлены на поверхности цилиндров Г21.

Однако это устройство имеет низ-. кую точность измерений лучистого теплового потока, обусловленную тем, $ что используются датчики теплового потока открытого типа, которые омываются конвективными тепловыми потоками, вследствие чего нарушается степень черноты. Кроме того, таким

1п термоэондом невозможно измерять падающие и отраженные от экранов лучистые тепловые потоки.

Цель изобретения - повьыение точности измерений путем обеспечения контроля падающего и отраженного лучистых тепловых потоков.

Укаэанная цель достигается тем, что один из датчиков теплового потока установлен на торце. корпуса перпендикулярно его поверхности, а два других датчика установлены по одной оси с противоположным направлением тепловоспринимающих поверхностей, причем один из них установлен на торце корпуса под углом к перпендикулярно установленному датчику, а другой - в проеме боковой стенки цилиндрического корпуса.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема уста 0 новки устройства на объекте.

970142

Устройство содержит водоохлаждаемый корпус 1 цилиндрической формы, на поверхности которого выполнен проем со скосом под углом, составляющим для разных камер сгорания 1060, и в нем под углом к образующей S цилиндра размещен узкоугольный датчик 2 лучистого потока. На рабочем .торце корпуса 1 размещены узкоуголь ный датчик 3, установленный соосно с датчиком 2, и широкоугольный дат- f0 чик 4, установленный перпендикулярно торцовой поверхности корпуса 1, при этом датчик 3 расположен под углом к датчику 4.

Устройство содержит также комму- f5 тирующий электрический разъем 5 и штуцеры 6 и 7 для подвода и отвода охлаждающей води, закрепленные на противоположном рабочему торце корпуса. B качестве датчиков (преобразователей) используют дисковые кремний-платиновые термоэлементы, состоящие из двух одинаковых элементов, включенных навстречу друг другу (не показаны), и позволяющие компенсиро 25 вать колебания температуры окружающей среды. Датчики 2 и 3 выполнены в герметичных корпусах с окном, в которое вставлен заподлицо элемент из лейкосапфира, пропускающий инфракрасное излучение. Датчик 4 выполнен в герметичном корпусе с окном, в котором установлен элемент из лейкосапфира, Выступающий из торца и имеющий полусферическую форму, что позволяет увеличить телесный угол восприятия датчиком падающего лучистого потока до 140 . Датчики 2 и 3 имеют относительно малую диаграмму направленности с восприятием лучистых потоков под углом, например, 5 . 40

Датчики скоммутированы с разъемом 5. К устройству подключена вторичная регистрирующая аппаратура (не показана) . На специальном стенде с черным телом излучения производит- 45 ся рабочая тарировка устройства.

Устройство работает следующим образом.

Через лючок в стенке исследуемой камеры 8 устройство вводят в измеряемую среду (топку парогенератора) и погружают на заданную глубину.

Датчик 3 воспринимает лучистую энерфю q„ä, падающую в данную точку на экранй 9, под углом 5, а датчик 2 под этим хе углом из данной точки воспринимает отраженную от экранов

9 лучистую энергию ц „„ . Датчик 4 воспринимает лучистую энергию п приходящую в данную точку под углом

140 . Воспринятая датчиками 2-4 лучис60 тая энергия преобразуется в термоЭДС прямо пропорционально тепловым потокам на эти датчики.

По величине термо-ЭДС, зафиксированной вторичной аппаратурой, используя рабочую характеристику датчиков, полученную в результате тарировки, определяют величины падающей на экраны топки в данную точку под углом направленности 5 и отраженной из этой же точки от экранов лучистой тепловой энергии, а также величину лучистой тепловой энергии, падающей в данную точку с угла видео ния 140 . Вращая устройство вокруг

его вертикальной оси или изменяя

I глубину его погружения, можно провести подобные измерения в разных точках топочного пространства с возможностью построения пространственных индикатрис интенсивности лучистой тепловой энергии, падающей на экраны и отраженной от них.

Изобретение позволяет надежно и с высокой точностью измерять падающие на экраны и отраженные от них с узкой диаграммой направленности лучистые тепловые потоки, а также суммирующий поток с телесным углом восприятия 140 . Устройство позволяет измерять лучистий поток интенсивностью до 1 10 ккал/м ч и получать характеристики тепловой эффективности экранов во всех современных высокойорсированных топочных устройствах и камерах сгорания.

Формула изобретения !

Устройство для измерения лучистого теплового потока, содержащее цилиндрический корпус, датчики лучистого теплового потока и встроенную систему охлаждения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем обеспечения контроля падающего и отраженного лучистых тепловых потоков, один из датчиков теплового потока установлен на торце корпуса перпендикулярно его поверхности, два других датчика установлены по одной оси с противоположным направлением тепловоспринимающих поверхностей, причем один из них установлен на торце корпуса под углом к перпендикулярно установленному датчику, а другой в проеме боковой стенки цилиндрического корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР

В 201732, кл. G 01 К 17/08, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

9 679823, кл. G 01 К 15/00, 1977 (прототип).

970142

1 Риг 1 иг.

Составитель Г. Мухина

Редактор A. Огар Техред З.Палий КорректоР Г. Огар

Заказ 8372/48 887 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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