Устройство для измерения характеристик потока газа при его сгорании Советский патент 1992 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано при измерении характеристик тепловых потоков от горячих факелов в топках котлов и печей различного назначения, от промышленных горелок диффузионного и-кинетического сжигания, а также беспламенного типа при компановке в излучающие панели.

Устройство может быть применено для измерения местных тепловых потоков от газа к твердому телу как в ограниченном пространстве, так и на поверхности тел, движущихся с различными скоростями, особенно при нестационарных потоках.

Известно устройство для регистрации тепловых потерь плавильной печи, когда тепломером калориметрического типа, термопарой и расходомером измеряется лишь суммарный тепловой поток на стенке при фиксированной температуре.

Недостатком известного устройства является отсутствие фиксации радиационной составляющей и скорости потока, без измерения которых нельзя описать физику протекающего в потоке процесса и зафиксировать мгновенное поле скоростей потока.

ю

SQ Ю Ю

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения характеристик потока газа при сгорании, содержащее водоохлаждаемый цилиндрический корпус с размещенными в нем термопарой, трубками для измерения полного и статического давлений, трубкой для отбора пробы газа, и приемник лучистой составляющей теплового потока.

Недостатками известного устройства являются низкая точность измерения из-за торможения падающего потока и образования вихревой зоны, параметры потока в которой отличаются от параметров падающего потока.

Цель изобретения - повышение точности измерения в турбулентных потоках.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик потока газа при его сгорании трубка для отбора пробы окружена соответственно трубками для измерения полного и статического давлений, электроды термопары размещены по оси трубки для отбора пробы, ее рабочий спай установлен над торцами трубок для измерения полного и статического давлений, а приемное отверстие трубки для измерения статического давления выполнено на ее боковой поверхности, при этом отношение диаметра этого отверстия к диаметру di рабочего спая термопары составляет 0,4-0,6, диаметра водоохлаждаемого корпуса к длине трубок - 0,01-0,05, а расстояние у между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давления выбрано из соотношения 4dt/x, расстояние от рабочего спая термопары до оси приемного отверстия трубки для измерения статического давления.

На чертеже представлено устройство для измерения характеристик потока газа при его сгорании.

Устройство содержит водоохлаждаемый корпус 1 диаметром d, в который вмонтирован зонд 2, и приемник б лучистой энергии. Зонд 2 состоит из трех трубок длиной I, вставленных одна в другую. Центральная трубка 3 диаметром da служит для отбора-пробы газа через отверстие 10 на химический, спектральный и интегральный состав. Рабочий спай с диаметром d 1 термопары 4 для замера температуры потока установлен на входе .в центральную трубку 3. Трубка 9 для измерения полного давления со.стороны исследуемого потока имеет заглушку с отверстиями 7 диаметром d2. Наружная трубка зонда 2, также заглушенная со стороны потока и служащая для измерения статического давления, имеет отверстие 5. Для обработки и преобразования сигналов предусмотрена электронная схема, состоящая из преобразователей 11-14

сигналов, сумматора 17 сигналов и вычита- телей 8 и 16. Кроме того, устройство содержит газоанализатор 15.

Устройство работает следующим образом.

При размещении в исследуемом потоке газа импульс от приемника 6 лучистого потока направляется в преобразователь 14 сигналов, где формируется сигнал от датчика

лучистого потока - / dqn. Импульс полного и статического давлений передается через преобразователи 11 и 12 к вычитателю сигналов, где формируется сигнал от скорости потока - / dc. Импульс от изменения температуры в термопаре 4 преобразуется

в ЭДС в преобразователе 13 -/dT. В преобразователе 17 формируется сигнал, соответ- ствующий суммарному тепловому потоку

- / / dc dT, который подается на вычислитель 8, где формируется сигнал конвективной составляющей потока - / /dc d Т - / d qn. Проба газов, предназначенная для химиче- ского анализа, просасывается через трубку 3. Наружный диаметр d корпуса устройства выбирается из расчета не более 5% экранирования им воздействующего теплового потока. Выбор величин di и d2 определяется соответственно минимальным возмущением потока газа и исключением затекания газовой струи с дополнительной турбулизацией потока на входе и внутри наружной трубки зонда 2.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

Устройство для измерения характери- стик потока газа при его сгорании, содержащее водоохлаждаемый цилиндрический корпус с размещенными в нем термопарой, трубками для измерения полного и статического давлений, трубкой для отбора пробы газа и приемник лучистой составляющей теплового потока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, трубка для отбора пробы газа окружена соответственно трубками для измерения полного и статического давлений, элек- троды термопары размещены по оси трубки для отбора пробы газа, ее рабочий спай установлен над торцами трубок для измерения полного и статического давлений, а приемное

отверстие трубки для измерения статического давления выполнено на ее боковой поверхности, при этом отношение диаметра этого отверстия к диаметру ch рабочего спая

термопары составляет 0,4-0,6. диаметра во- 5 пары до оси приемного отверстия трубки доохлаждаемого корпуса к длине трубок - для измерения статического давления. 0,01-0,05, а расстояние у между рабочим

спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давлений выбрано из соотношения di/x у 4di/x, где х - расстояние от рабочего спая термо

Изобретение относится к теплометрии и позволяет повысить точность измерения тепловых потоков от горящих факелов в топках котлов и печей. В водоохлаждаемом корпусе размещен зонд в виде трех коаксиальных трубок соответственно для отбора пробы газа, измерения полного и статического давления. На входе в центральную трубку установлен рабочий спай термопары. По значениям температуры и полного и статического давлений в преобразователе формируется сигнал, пропорциональный суммарному тепловому потоку - qt . Конвективный тепловой поток определяется как разность между qz и сигналом с приемника лучистой составляющей - qn. Приведены соотношения размеров, связывающие диаметры приемного отверстия трубки для измерения статического давления и рабочего спая термопары, диаметр водоохлаждае- мого корпуса и длину трубок зонда, а также соотношение для выбора расстояния между рабочим спаем термопары и торцами трубок для измерения полного и статического давления. 1 ил. (Л С

ОХААЖд,

жидкость