КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК Советский патент 1971 года по МПК G01K17/20 

Изобретение относится к области измерения теплового нотока от газа к поверхности твердого тела, например, от газа к поверхности модели летательного аппарата при испытаниях ее в аэродинамической трубе.

Измерение теплового потока часто ведется методом регулярного режима, при котором модель с некоторой начальной температурой быстро вводится в поток газа с температурой его торможения, отличной от начальной температуры модели, и по темпу нагрева (или охлаждения) поверхности модели, изготовленной из материала с известными теплофизическими характеристиками, определяют величину теплового потока.

В тех случаях, когда требуется определить удельное значение теплового потока в какойлибо точке модели, применяются калориметрические датчики, каждый из которых представляет собой теплоизолированную калориметрическую массу из теплопроводного материала в форме цилиндра, основание которого располагается заподлицо с поверхностью модели.

Калориметрическая масса снабжается малоинерционным чувствительным элементом для измерения ее температуры во времени.

метрической массой и окружающим ее теплоизоляционным материалом.

Целью изобретения является уменьшение погрешностей измерения при кратковременных

процессах.

Это достигается тем, что датчик снабн ;ен охранной втулкой из материала калориметрической массы, установленной концентрично с ней и отделенной от нее и корпуса теплоизоляционными кольцами, причем отношения эффективной плош,ади к теплоемкости у калориметрической массы и охранной втулки одинаковые. На чертеже показана конструктивная схема

предлагаемого датчика.

Датчик состоит из калориметрической массы 1, охранной втулки 2, теплоизоляционных колец 3 и 4, термочувствительных элементов (например, термопар) 5 и 6 н корпуса (например, тела модели) 7.

Калориметрическая масса 1 и охранная втулка 2 выполнены из теплопроводного материала. Отношения активной площади к теплоемкости у калориметрической массы и у охранной втулки одинаковые. Благодаря этому темп нагрева охранной втулки во время измерения такой же, как и у калориметрической массы, и между ними не возникает разности

теплообмена. Темп нагрева охранной втулки можно контролировать термочувствительным элементом 6.

Размеры поперечного сечения теплоизоляционных колец 3 и 4 малы, и их теплоемкость также мала по сравнению с теплоемкостью калориметрической массы. Эти размеры выбираются такими, чтобы кольца прогревались в начале измерения насквозь и обеспечивали передачу тепла от газа к калориметрической массе и к охранной етулке.

При одинаковом темпе нагрева охранной втулки и калориметрической массы, т. е. при отсутствии разности температур между ними, передача тепла через теплоизоляционную прокладку имеет симметричную картину, и поэтому эффективная площадь калориметрической массы с достаточной точностью определяется по среднему диаметру теплоизоляционной прокладки.

Таким образом, охранная втулка с некоторого времени измерения как бы ограничивает увеличение эффективной площади калориметрической массы, делает ее величину определенной и этим устраняет погрешности измереиия, вызываемые теплообменом между калориметрической массой и окружающим ее материалом.

Так как у применяемых в настоящее время датчиков в больщинстве случает основные погрешности определяются указанными выше причинами, то использование предлагаемых датчиков позволит существенно повысить точность измерения удельных значений тепловых потоков.

Предмет изобретения

Калориметрический датчик, содержащий корпус и установленную в нем калориметрическую массу, выполненную в видецилиндра из теплопроводного материала с термочувствительным элементом, присоединенным к торцу, противоположному приемному, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрещностей измерения при кратковременных процессах, он снабжен охранной втулкой из материала калориметрической массы, установленной концентрично с ней и отделенной от нее и корпуса теплоизоляционными кольцами, причем отношения эффективлой плон1,ади к теплоемкости у калориметрической массы и охранной втулки одинаковые.