Способ измерения нестационарного теплового потока и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01K17/08 

2. Устройство для измерения нестационарного теплового потока, срдер жащее чувствительный элемент, выполгненный в виде г.ипертермопары, выход которой через усилитель подключен к первому входу сумматора, три последовательно соединенных термоэлектриjecKHX преобразователя, два из которых закреплены на приемной, а один на обратной поверхностях чувствительного элемента, отличающеес я тем, что в него введен дифференциатор, вход которого соединен Ъ выходом термоэлектрических преобразователей, а выход подключен к второму входу сумматора.

Изобретение относится к тепловым измерениям и может найти применение при исследовании теплообмена и управ ления процессами в металлургии, энер гетике h других отраслях народного хозяйства. Известен способ измерения тепловых потоков, основанный на использовании метода вспомогательной стенки, сущность которого заключается в изме рении температур., на границах этой стенки и расчета теплового потока, проходящего через нее 1. Недостатком способа является низкая точность измерения нестационарно го теплового потока. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения нестационарного теп лового потока, заключающийся в измерении перепада температур на чувстви тельном элементе, измерении.скорости изменения температуры на приемной по верхности чувствительного элемента и вычислении величины.нестационарного теплового потока 2, В этом способе величину нестационарного теплового потока, определяют по формуле q t -kto, постоянный коэффициент; скорость изменения температуры приемной (лицевой) поверхности чувствительного элемента; коэффициент теплопроводности;перепад температур на чувст вительном элементе (it . толщина чувствительного эле . мента. Недостатком способа является низкая точность измерения нестационарно го теплового потока за счет того, что не учитывается скорость изменения температуры обратной стороны чув ствительного элемента. Известно устройство для измерения нестационарного теплового потока, со держащее чувствительный элемент, выполненный в виде гипертермопары, выход которой через усилитель подклю-. чен к первому входу сумматора, три последовательно соединенных термоэлектрических преобразователя, два из которых закреплены на приемной, а один на обратной поверхностях чувствительного элемента. 13J. Однако это устройство не может обеспечить измерение нестационарного теплового потока по предлагаемому способу. Цельк) изобретения является повышени е точности измерения нестационарного теплового потока путем учета теплоотдачи с обратной стороны чувствите ль н.ого элемента. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения нестационарного теплового потока, заключающемуся в измерении перепада температур на чувствительном элементе, измерении скорости изменения температуры на приемной по.верхности чувствительного элемента, и вычислении величины Нестационарного теплового потока, дополнигельно измеряют скорость изменения температуры на обратной стороне чувствительного элемента, а величину нестационарного теплового потока q определяют по формуле ,,.«(Vl.),,|, (2) где .;i , с, /3 f b - коэффициенттеплопроводности, теплоемкость , удельная плотность и толщина чувствительного элемента; tn и tft температуры приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента; to и tg скорости изменения температур приемной и обратной поверхностей чувствит тельного элемента. В устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержа щее чувствительный элемент, выполнен ный в виде гипертермопары, выход которой через усилитель подключен, к первому входу сумматора, три последо вательно соединенных термоэлектричес ких преобразователя, два из которых закреплены наприемной, а один на об ратной поверхностях чувствительного элемента, введен дифференциатор, вхо которого соединен с выходом термоэлектрических преобразователей, а выход hpJ5Kлючeн к второму входу сумматора. На чертеже приведенаблок-схема устройства.. Устройство содержит чувствитель- .ный элемент 1, выполненный в виде гйпертермопары, последовательно соединенные термоэлектрические преобразователи 2-4, усилитель 5, дифференциатор б, сумматор 7. Устройство работает следующим образом,.. При воздействии на чувствительный элемент теплового потока образуется сигнал, пропорциональный величине (tg-t0), который усиливается усилите лем 5 в Я /Ь раз и далее поступает на первый вход сумматора 7. Температура приемной и обратной поверхностей чувствительного элемента измеряется термоэлектрическими преобразователями 2-4. С ммарный сигнал с этих преобразователей, пропорциональный величине (2t(j+ t)f ДиФ|ференцируется дифференциатором 6, усиливается в дифференциаторе в рсЬ/6 раз и далее поступает на втоой вход сумматора 7, Сумматор 7 осуществляет суммирование выходных сигналов чувствительного элеглента 1 и ифференциатора б в соответствии с выражёнием (2), в рез.ультате чего выходной сигнал сумматора оказывается пропорциональным величине теплового потока q. Наличие новой операции и новой расчетной формулы выгодно отличает предлагаемый способ от известного, так как вследствие учета теплоотдачи с обратнойстороны чувствительного элемента позволяет повысить точность . измерения величины нестационарного теплового потока, а вследствие более эффективной коррекций сигнала чувствительнопо элемента в 5-6 раз уменьшает время, затрачиваемое на определение величины теплового потока.