СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА Советский патент 1971 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области температурных измерений, а именно, служит для измерения температуры газа контактными термоприемниками в условиях интенсивного лучистого теплообмена.

В настоящее время для измерения температуры газа находят применение контактные методы, использующие единичные термометры сопротивления и термопары, которые помещают в газовый поток.

Известные способы сопряжены с погрешностями, обусловленными лучистым теплообменом термоприемника со стенками, окружающими газовый объем или с другими физическими объектами - температура термоприемника не соответствует температуре газа. Для уменьшепия лучистого теплообмена находят применение экраны, которые не устраняют полностью лучистый тепловой поток к термоприемнику. Вместе с положительным действием у экранов есть и отрицательная сторона. При наличии экрана, газ, находящийся внутри него, обменивается с ним теплотой, в результате чего температура газа внутри экрана изменяется, и термоприемник фиксирует уже искаженную температуру.

Габариты экранированного датчика обычно велики, поэтому он в ряде случаев существенно искажает температурное поле газа.

газа путем экстраполяции к пулевому диаметру, в котором используется несколько термоприемников различного диаметра. Однако при применении известного способа неопределенность экстраполяционной кривой не позволяет точно найти температуру газа.

Целью изобретения является создание такого способа измерения, который позволял бы учесть лучистый теплообмен термоприемника при датчике минимальных размеров и отсутствии отрицательного действия экранов. Для этого используют способ определения температуры газа, в среде которого устанавливают термоприемники различного диаметра, изготовленные из одного материала на расстоянии, обеспечивающем равенство их коэффициентов лучистого теплообмена, и по их показаниям и по известным соотношениям определяют искомые величины.

Рассмотрим три термопары, изготовленные из проволоки различного диаметра и не имеющие теплоотвода в места крепления.

Допустим, что термопары окружены холодными стенками и поток лучистой теплоты наПравлен от термопар к стенкам. Тогда, применяя индексы I, 2, 3 соответственно для первой, второй и третьей термопар, можно записать уравнения:

а2Р2()сГ2()(2)

(Ггаза - TZ) сРг(Тг - (3)

а - коэффициент конвективной теплоотдачи на поверхности соответствующей термопары; F - поверхность термопары; с - коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием;

Т - температура термопары; Гст - температура окружающих стенок. щепия

(4) (5)

К

- . - Р

легко определяются из зависимости, описывающей конвективный теплообмен между газом и термоприемником:

(6)

Л/u т; критерий Нуссельта;

где У е--критерий Рейнольдса; с и п - коэффициент и показатель степени. Из (6) получаем:

п-1

п-1

К -

з V 3

Температуру газа находят по уравнению (7):

/С(Гга5а - Т,)Т1- (Граза - Т..)Т Л:(Гр„а-Т1)-(Ггаза-7г)

р(7газа - i)3 - (газа -

р(газа TI) (газа з)

Уравнение (7) является квадратным относительно Т газа, и его решение люжет быть получено либо непосредственно по формуле для корней квадратного уравнения, либо одним из приближенных методов. Таким образом, по показаниям трех термопар находится температура газа. Все сказанное в такой же мере относится и к термометрам сопротивления.

Предмет изобретения

Способ определения температуры газа с помощью нескольких термоприемников без запштных чехлов, отличающийся тем, что, с целью исключения погрещностей, вызнанных лучистым теплообменом термоприемников с окружающими их физическими телами, устанавливают термоприемники различного диаметра, изготовленные из одного материала, на расстоянии, обеспечивающем равенство их коэффициентов лучистого теплообмена, и по их показаниям и по известным соотнощениям определяют искомые величины.