Устройство для измерения температуры газового потока Советский патент 1992 года по МПК G01K13/02 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры газообразного расчетного тела, например, при термометрирозании проточных частей газовых турбин, компрессоров в процессе их испытаний.

Известно устройство для измерения температуры газового потока, содержащее термоприемники, размещенные в проточном канале с входной диафрагмой и соплом в виде диффузора на выходе из корпуса.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения температуры в проточном канале турбинного двигателя, содержащее термоприемник с камерой торможения, газозаборником и выходным отверстием, выполненными с двух его противоположных сторон, и узел крепления термоприемника на объекте. Чувствительный элемент размещен в термоприемнике у выходного отверстия.

Недостатком известного устройства является неполное усреднение температуры потока в камере торможения из-за недостаточного перемешивания газа в камере торможения, вызываемого особенностями конструкции газозаборника, что приводит к сохранению температурных градиентов в потоке газа, омывающего терме 1увстзи- тельный элемент.

Другим недостатком устройства является зависимость коэффициента восстановления от наличия и степени неравномерности температурного поля контролируемого газового потока, что объясняется неполным торможением потока в камере торможения.

Указанные недостатки сжимают точность измерения средней температуры га-ч

зового потока с нестационарным температурным полем.

Целью изобретения является повышение точности измерения в потоках с нестационарным температурным полем.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения температуры газового потока, содержащее термоприемник с камерой торможения, газозаборником и выходным отверстием, выполненными с двух его противоположных сторон, чувствительный элемент, размещенный в термоприемнике у выходного отверстия, и узел крепления термоприемника на объекте, введены две направляющие в виде пластин, установленные одна параллельно другой в камере торможения, с двух сторон газоза- борника, выполненного в виде щелевого отверстия, и закрепленные одной из своих боковых сторон на стенке термоприемника, и диафрагма с двумя отверстиями, установленная в камере торможения в контакте с торцами пластин, при этом отношение KF суммарной площади отверстий диафрагмы к площади газозаборника выбрано из условия

0,.

На фиг. 1 приведено устройство, установленное на трубопроводе, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг, 3 и 4 - сечение А-А и Б-Б на фиг. 1 соответственно.

Устройство для измерения температуры газового потока содержит корпус 1 с узлом 2 крепления на трубопроводе 3 и электрическим разъемом 4, сменный термо- приемникб с камерой бторможения и измерительной камерой 7.

Чувствительный элемент 8 в защитной капсуле установлен в выходном отверстии 9 термоприемника.

Камера 6 торможения и измерительная камера 7 разделены диафрагмой 10, имеющей два проходных отверстия 11 и 12.

На фронтальной образующей 13 камеры 6 торможения выполнен газозаборник 14 в виде щелевого отверстия, переходящий в канал 15, образованный двумя параллельными направляющими в виде пластин 16 и 17. Пластины одной из своих боковых сторон закреплены на стенке термоприемника и контактируют с диафрагмой своими торцами.

Пластины образуют две смесительные полости 18 и 19, расширяющиеся в сторону диафрагмы 10.

Внутренние поверхности камер б и 7 покрыты теплоизолирующим материалом 20.

Устройство работает следующим образом.

Газ, попадающий в газозаборник, установленный строго против направления потока, поступает в канал 15, где устраняется радиальная составляющая вектора скорости газового потока. Затем газовый поток тормозится на противоположной газоза- борнику 14 стенке камеры 6 торможения и

вытесняется в смесительные полости 18 и 19 непрерывно поступающим потоком. Таким образом, в смесительные полости 18 и 19 попадает газ, имеющий температуру, равную температуре торможения. В смесительных полостях 18 и 19, расширяющихся в сторону диафрагмы 10, происходит перемешивание газа и, соответственно, усреднение его температуры. В измерительной камере 7 проводится измерение средней

температуры торможения газа, перетекающего через проходные отверстия 11 и 12 диафрагиы 10, с помощью расположенного в этой камере чувствительного элемента 8. Через выходное отверстие 9 газ попадает в

пристенную область трубопровода 3.

Экспериментальным путем определено отношение суммарной площади проходных отверстий 11 и 12 диафрагмы 10 к площади газозаборника 14 в пределах от

0,9 до 1, при которых обеспечивается повышение давления в смесительных полостях 18 и 19 камеры 6 торможения, что улучшает перемешивание газа, а следовательно, повышает точность измерения

средней температуры.

Увеличение этого соотношения ограничено конструктивными особенностями устройства и не ведет к улучшению его

качественных показателей. Уменьшение соотношения приводит к увеличению гидравлического сопротивления проточного тракта устройства, увеличению его инерционности,

Отношение площади выходного отверстия 9 к площади газозаборника 14 составляет 1/1,5-2,5.

Испытания опытной партии предлагаемых датчиков проведены на газодинамическом стенде. Значения инерционности датчиков не превышают 5 с, коэффициент восстановления равен 0,96 при скоростях потока до 200 м/с, установлена независимость величины этого коэффициента от длины сменного термоприемника.

Повышение стабильности коэффициента восстановления повышает точность измерения средней температуры торможения газового потока.

Формула изобретения

Устройство для измерения температуры газового потока содержащее термо- приемник с камерой торможения, газозаборником и выходным отверстием, выполненными с двух его противоположных сторон, чувствительный элемент, размещенный в термоприемнике у выходного отверстия, и узел крепления термоприемника на объекте, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в потоках с нестационарным температурным полем, в него введены две направляющие в виде пластин, установленные одна параллельно другой в камере торможения с двух сторон газозаборника,

выполненного в виде щелевого отверстия, и закрепленные одной из своих боковых сторон на стенке термоприемника, и диафрагма с двумя отверстиями, установленная в камере торможения в контакте с торцами

пластин, при этом отношение Кр суммарной площади отверстий диафрагмы к площади газозаборника выбрано из условия 0, .

Использование: термометрирование проточных частей газовых турбин и компрессоров. Сущность изобретения: устройство содержит термоприемник с камерой торможения и газозаборником, выполненным в виде щелевого отверстия, с двух сторон которого, в камере торможения, установлены направляющие в виде пластин. В контакте с торцами пластин размещена диафрагма с двумя отверстиями. Пластины образуют две смесительные полости, расширяющиеся в сторону диафрагмы. В смесительных полостях происходит перемещение газа и усреднение его температуры. Чувствительный элемент, размещенный в термоприемнике у его выходного отверстия, измеряет среднюю температуру торможения газа.4 ил.

8,

1

/5

Ц

г

Фиг.1

А-А

Фиг.З

5-6

&иг.4