Устройство для измерения высоких температур Советский патент 1988 года по МПК G01K7/04 G01K13/00 

воздействия теплоносителя. Закрепленный на трубках 8 щиток 9 предотвращает попадание капель сконденсированного пара теплоносителя 6 на капсулу 2. Т-ру рабочей среды 13 определяют по измеренному значению т-ры насыщенного пара теплоносителя 6 в зоне 3 конденсации тепловой трубы 4 . 1ил.

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения т-ры при одновременном расширении его диапазона. Теплопровод представляет собой тепловую трубу 4 с теплоносителем 6 в зоне 5 испарения. Герметичная капсула 2, в которой размещена термопара 1 с выводами 7, заключенными в трубках 8, защищает термоэлемент от агрессивного (Л

Изобретение относится к технике температурных измерений и предназначено для измерения высоких температур расплавов, различных агрессивных сред.

Цель изобретения - повышение точности измерения при одновременном расширении его диапазона.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Устройство для измерения высоких температур содержит термоэлемент - термопару I (например, типа хромель- копель), размещенную в герметичной капсуле 2 и расположенную в зоне теп- лоотдающей поверхности теплопровода - в зоне 3 конденсации тепловой трубы 4, выполненной например из нержавеющей жаропрочной стали, в зоне 5 испарения которой находится теплоноситель 6, в качестве которого может быть использован жидкий металл (натрий, калий). Выводы 7 термопары 1 заизолированы и размещены в трубках 8, герметизированных в стенках герметичной капсулы 2 и тепловой трубы 4.

На трубках 8 закреплен щиток 9, предотвращающий попадание капель сконденсированного пара теплоносителя 6 на герметичную капсулу 2, служащую для защиты термоэлемента от агрессив ного воздействия теплоносителя. В ря де случаев, когда дополнительный подвод тепла в зоне 10 переноса тепло- вой трубы 4 нарушает процесс циркуля- ции теплоносителя 6, устройство дополнительно снабжают экраном 11, устанавливаемым соосно тепловой трубе 4 до уровня теплоносителя, находяще- гося в зоне 5 испарения тепловой тру бы 4. Экран 11 может быть выполнен в виде отражателя излучений из тепло- изоляционного материала. Процесс испарения теплоносителя 6, переноса его

0

5

0

5

0

5 0 5

паров в зону 3 конденсации и конденсации пара теплоносителя происходит по замкнутой схеме путем переноса теплоносителя 6 с помощью капиллярных сил в фитиле 12, выполненном например в виде сетки из нержавеющей стали и установленном изнутри вдоль корпуса тепловой трубы 4.

Высокие температуры кипения теплоносителя 6 позволяют создавать при измерении сверхвысоких температур низкие давления пара в тепловой трубе 4, что повышает надежность и ресурс ее работы.

При использовании предлагаемого устройства измерения высоких температур в квазистационарных условиях с термовсплеском температуры среды 13 заменяются на замер устойчивых, стабильных во времени измерений пониженных значений температуры насыщенного пара теплоносителя 6. В зоне 3 конденсации тепловой трубы температура пара теплоносителя 6 равна температуре его кипения, которая зависит только от физических свойств теплоносителя и рабочего давления в тепловой трубе, задаваемого темпом охлаждения . зоны 3 конденсации тепловой трубы. В свою очередь темп охлаждения из-за наличия термического сопротивления стенки тепловой трубы в зоне 5 кипения (испарения) задает меньший единицы коэффициент трансформации температур. Таким образом,.температура измеряемой среды 13 выше, чем температура кипения теплоносителя в тепловой трубе, что позволяет использовать в устройстве вместо дорогостоящих термопар W-iRe такие сравнительно дешевые термопары как хромель-копель и хромель-алюмель, имеюпще высокую чувствительность. Благодаря тому, что измеряется температура фазового перехода пар - жидкость, одновременно обеспечивается термостатирование термопары 1 в насыщенном паре теплоносителя 6 в зоне 3 конденсации тепловой трубы. Наличие процесса испа рения теплоносителя в теплопроводе повышает эффективную теплопроводность процесса теплопереноса, что позволяет контролировать колебания температуры среды.

Устройство для измерения высоких температур работает следующим образом.

Зону 5 испарения тепловой трубы 4 помещают в рабочую среду 13 (расплав огнеупорного материала) , температура которой подлежит измерению. При этом в зоне 5 испарения будет происходить процесс парообразования, и чем выше температура рабочей среды 13, тем выше температура теплоносителя 6 и вьш1е его давление в зоне 3 конденсации тепловой трубы 4 при установившемся режиме конденсации. Таким образом, между температурой рабочей среды 13 и температурой насьщ1енного пара теплоносителя 6 имеется однозначная строгая взаимосвязь определяемая при тарировке устройства по фиксированному закону охлаждения, который остается таким же и в процессе измерения. По тарировочной

зависимости, по измеренному значению температуры насыщенного пара теплоносителя 6 в зоне 3 конденсации тепло- вой трубы 4 определяют значение тем- пературы рабочей среды 13.

При измерении зона 5 испарения тепловой трубы 4 может находиться в рабочей среде 13 как угодно долго, так как в ней обеспечивается устойчивый теплоотвод, связанный с непрерывно протекающим процессом парообразования .

Формула изобретения

Устройство для измерения высоких температур, содержащее теплопровод,

внутри которого в зоне его тешюот- дающей поверхности установлена термопара, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при одновременном расширеНИИ его диапазона, в устройство введены герметичная капсула и щиток, при этом теплопровод выполнен в виде тепловой трубы, термопара размещена в герметичной капсуле, а выводы

термопары - в трубках, герметизированных в стенках тепловой трубы и герметичной капсулы, над которой размещен щиток, закрепленный на трубках.