Устройство для измерения эффективной тепловой мощности пламени горелок Советский патент 1977 года по МПК G01J5/00 

Изобретение относится к области измерений параметров в технологических процессах, связанных с местным высокотемпературным нагревом металлических конструкций, например, ири термической п термомеханической правке стальных конструкций илп их формировании по заданной форме.

При осуш,ествлении местных высокотемпературных нагревов (до 1000°С) газовыми горелками одним из основных измеряемых параметров является эффективная тепловая мош,ность пламени горелки, т. е. количество теплоты, вводимой пламенем в металл в единицу времени.

В ряде случаев (например, ири иравке путем нагрева узких иолос) требуется измерять и удельное расиределение тепловых потоков по радиусу пятна нагрева с учетом толщины нагреваемого элемента.

В настоящее время измерение общей величины эффективной тепловой мощности иламеИИ горелки осуществляется ири помощи калориметров. Для этого нагретый пламенем горелкой нагреваемый элемент помещается в наполненный водой калориметр и по степеип нагрева воды определяется количество тепла, введеиное пламенем горелки в нагреваемый элемент за единицу времени.

Известно устройство для измерения распределения удельных тенловых пото-ков по радиусу иятна нагрева 1. Устройство состоит из тонкого стального листа толщпной примерно 1 мм, термопар, встроенных в этот Лпст, и прибора, регистрирующего показания термопар. По заранее намеченной на листе прямой линии (полоса нагрева) быстро перемещают горелку и замеряют распределение температуры по прямой, перпендикулярной к полосе нагрева, в момент пересечения горелкой этой прямой, перпендикулярной к полосе нагрева. Считая, что указаи11ое распределение температур пропорцпонально расП:ределению удельных тепловых потоков по радиусу иятна нагрева, иутем ана«титических расчетов определяют искомую характеристику пламени горелки.

Недостатком известпых устройств является то, что полиую характеристику эффективной тепловой мощности горелки приходится определять в два этапа на различных устройствах

и с помощью дополнительных аналитических расчетов. Кроме того, распределение удельных тепловых потоков по радпусу иятна нагрева определяется для тонких листов. Для толстых же лпстов, как известио, эта характеристика будет несколько иной.

С целью устранения вышеуказанных недостатков предлагается устройство для пзмереиия эффективной тепловой мощности пламени горелки, отличающееся тем, что для обеспечения воямол ности одновременного измерения

удельного распределения тепловых потоков по радиусу пятна нагрева с учетом толщины нагреваелмого элемента, регистрирующий прибор снабжен экраном, на рамке которого нараллельно его плоскости щарнирно за креплен набор прозрачных пластинок с эталонными эпюрами, а нагреваемый элемент выполнен в виде нескольких параллельно расположенных круговых секторов, на каждом из которых установлена термобатарея с концами, нодведенньгми к нереключателю с ручным управлением.

На фиг. 1 представлена схема иредложенного устройства.

Устройство состоит из кориуса 1, нескольких нагреваемых элементов 2, прибора 3, например эпюрографа, фиксирующего показания термопар 4, набора прозрачных пластинок 5 с эталонными графиками 6 распределения температур в нагреваемых элементах 2 при нагреве их горелками 7 с различной эффективной тепловой мощностью пламени, через определенное время после начала нагрева.

На фиг. 2 изображен набор графиков удельных тепловых потоков по радиусу пятна нагрева при различных эффективных тепловых мощностях пламени горелок.

Основной особенностью прибора 3 для фиксации показаний термопар 4 является наличие экрана 8, на котором в любой момент времени показывается график распределения 9 температур в нагреваемых элементах 2 при их нагреве горелкой 7. Графики распределения температур имеют вид эиюры, приведенной на фиг. 2.

Нагреваемые элементы 2 присоединены щарнирно к стержню 10 корпуса 1 так, что они свободно могут поворачиваться пз нерабочего положения а в рабочее, в котором осуществляется их нагрев.

К прибору 3 присоединяется лишь то количество термопар 4, которое необходимо для одного нагреваемого элемента 2. Подключение того или иного нагреваемого элемента к прибору 3 осуществляется с помощью переключателя 11. Прозрачные пластинки 5 закреплеиы щарнирно на осп 12. Они могут свободно поворачиваться из нерабочего положения с в рабочее положение d, совмещаясь с экраном 8 прибора 3 при помощи упоров 13.

Описанное устройство работает следующим образом.

Нагреваемый элемент 2 такой же толщины, которую будет иметь нагреваемый элемент при соответствующем технологическом процессе, отводится в рабочее положение е; с помощью переключателя И нагреваемый эле.мент 2 подключается к прибору 3; в рабочее положение d переводятея две прозрачные пластинки 5 с эталонными графиками 6, соответствующими ожидаемой эффективной тепловой

мопшости пламени горелки; производится нагрев элемента 2 горелкой в течение указанного рядом с графиком 6 времени; проверяется, насколько фактическое распределение температур соответствует совмещенным с экрано.м

8 графикам 6; в случае необходимости ставится новый график, и нагрев повторяется; при необходимости уточненного определения распределения температур показания термопар на экране 8 можно фотографировать, а сннмок

сопоставлять с графиком 6; по измеренному таким образом распределению температур находится эффективная тепловая мощяость пламени горелки и удельное распределение тепловых нотоков по радиусу пятна нагрева но

прилагаемым графикам.

Формула изобретения

Устройство для измерения эффективной

тепловой мощности пламенн горелок, содержащее нагреваемый элемент с закрепленными в нем термонарами, подключенными к регистрирующему ирибору, отличающееся тем, что, с целью одновременного нзмерения удельного расиределения тепловых потоков по радиусу пятна нагрева с учетом толщины нагреваемого элемента, регистрирующий прибор снабжен экраном, на рамке которого параллельно его плоскости шарнирно закреплен набор прозрачных пластинок с эталоннымн энюрами, а нагреваемый элемент выполнен в виде нескольких параллельно расположенных круговых секторов, на каждом из которых установлена термобатарея с концами, подведеннымн к переключателю с ручным управлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Н. Н. Рыкалин, И. Д. Кулагин. Тепловые

характернетики открытой угольной дуги и дуги в среде аргона. «Автогенное дело, 1953, № I.