Энтальпийный калориметр Советский патент 1975 года по МПК G01N25/20 C01K17/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной аэродинамике, ракетной технике, плазмофизике.

Известны энтальпийные калориметры, неохлаждаемые и охлаждаемые. Количество тепла, поступающее от газа, протекающего через калориметрическую трубку калориметра, измеряется по темпу роста температуры этой трубки, определяемому по изменению ее электрического сопротивления. Расход протекающего газа фиксируется с помощью датчика давления, расположенного в расширительной камере в конце калориметрической трубки.

Описанный калориметр имеет следующие недостатки:

1. Поскольку калориметрическая трубка находится в тепловом контакте с кожухом прибора (в неохлаждаемом калориметре) или непосредственно омывается высокотемпературным газом (в охлаждаемом калориметре), она нагревается не только за счет теплоотдачи протекающего через нее газа, но и за счет подвода тепла с торца. При неблагоприятных условиях измерения количество тепла, поступающее с торца, может оказаться в несколько раз больщим количества тепла, отдаваемого протекающим газом, что приведет к больщим погрещностям в измерении энтальпии.

2.В процессе эксперимента не измеряется такой важный параметр газовых струй как давление торможения.

3.Калориметрическая трубка изготавливается из металла (никеля, меди или нержавеющей стали) и имеет малое электрическое сопротивление, что резко снижает чувствительность прибора.

В предложенном энтальпийном калориметре указанные недостатки устранены благодаря тому, что прибор содержит, кроме калориметрической трубки, дренажную магистраль к датчику полного давления, причем калори метрическая трубка и дренажная магистраль выполнены одинаковыми по размерам и имеют одинаковые тенлофизические свойства. Для повыщения чувствительности трубки изготовлены из графита, отличающегося больщим удельным электрически:, сопротивлением.

Предложенный калориметр показан на чертеже.

Корлус 1 этпальпийного калориметра выполнен в виде цилиндра с резьбой 2 для крепления прибора на механизме ввода моделей в

поток исследуемого газа. Графитовые трубки 3 и 4 находятся в хорошем электрическом и тепловом контакте с передней стенкой корпуса. (Этот контакт при небольших температурах пагрева корпуса не выше 380°С может

быть обеспечен поджатием трубок 3 и 4 к передней стенке корпуса I, а при более высоких температурах металлизацией торцов или, например, диффузионной сваркой в вакууме).

Другие концы трубок 3 и 4 закреплены с помощью теплоизоляционной втулки 5, имеющей отверстия 6 и 7 для подсоединения датчика давления торможения 8 и отсасывающей магистрали 9, в которой размещена термопара 10 для измерения температуры газа. (Измеритель расхода протекающего газа на чертеже не показан). Крепление втулки 5 обеспечивается установочным кольцом 11. Входные отверстия 12 и 13 выполнены на передней стенке корпуса I на расстоянии не более 0,3 диаметра корпуса от оси прибора в той области, где параметры торможения газовой струи (давление торможения, тепловые потоки) одинаковы.

Трубки 3 и 4 с помощью электрических выводов 14 и 15, соединенных с их концами, и общего вывода 16, подсоединенного к корпусу 1, включены в соседние .плечи мостовой электрической схемы. Два дополнительных плеча образованы сопротивлениями 17 и 18, одно из которых является переменным для обеспечения балансировки. Клеммами 19 схема подключена к источнику питания, клеммами 20 - к щлейфу тветолучевого осциллографа.

Энтальпийный калориметр работает следующим образом. После погружения прибора в высокотемпературный газовый поток через калориметрическую трубку 3 начинает протекать газ, нагревающий ее. Темп нагрева трубки 3 регистрируется по изменению ее общего электрического сопротивления. Одновременно трубка 3 нагревается за счет тепла, поступающего с торца. Так как количество тепла, поступающего с торца в трубки 3 и 4, одинаково, изменение электрического сопротивления трубок 3 и 4, обусловленное этим теплом, будет также одинаковым, поэтому мостовая измерительная схема будет реагировать только на тепло, отдаваемое протекающим по трубке 3 газом.

В 10 время когда через трубку 3 протекает газ, трубка 4 заглушена подсоединенным к ней датчиком давлепия, 14оторый измеряет величину давления торможения.

Поскольку мостовая измерительная схема реагирует на прирост сопротивления, который при одной и той же величине температурного коэффициента сопротивления зависит от абсолютной величины сопротивления, включенного в измерительные плечи схемы, то использование в качестве материала трубок 3 и 4 графита (в 1500 раз) повыщает чувствительность энтальпийного калориметра.

Предмет изобретения

Энтальпийный калориметр, содержащий цилиндрический корпус, .металлическую калориметрическую трубку, датчик давления, расходомерное сопло, термопару и электрическую схему для измерения сопротивления калориметрической трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения энтальпии и обеспечения одновременного измерения давления торможения, он снабжен дренажной трубкой, идентичной по размерам и теплофизическим свойствам с калориметрической трубкой, размещенной симметрично с последней на расстоянии от оси прибора, не превыщающем 0,3 диаметра корпуса энтальпийного калориметра, причем обе трубки включены в соседние плечи мостовой измерительной схемы.

S ГхХ i;:7rxKz::::-:ТхЧ Ч ЧЧТ 568 lif 2 ,-|.--.уГ/ / - :й2Ж й«йгЯ-. ,. . X I /i r:..- 3- si - - --Jfc gr;-3 1-.-,- ..yl,.™™.,-.,. -.y-i -..„.„ -jr,,,,.i;™,j,.:.l. -.) . ,- ,,,,-..ii,,3--i.Sil .j v,-°.. л tr. t,.™,