Устройство для измерения высоких температур Советский патент 1977 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области приборов теплового контроля. Известны устройства для измерения высоких температур низкотемпературными термоприемннками (1). Из известных устройств для измерения высоких температур наиболее близким по своей технической сущности является устройство, одни нз термоэлектродов которого выполнены в виде трубки, снабженной на одном конпе холодильником. Однако недостатками известных устройств являются либо сложность, либо невозможность учесть условия теплообмена между газом и термоприемником и, следовательно, малая точность измерения. Для повышения точности измерения в предлагаемом устройстве вторые термоэлектроды установлены на обоих концах трубки и в средней ее части, а сама трубка свернута в виде плоской спирали. На фиг. I показано описываемое устройство, состоящее из трубки, являющейся основным термоэлектродом. По длине трубки размещены три термопары 1, 2, 3, термоэлектроды которых пропущены внутри трубки 4 и заделаны в стенку трубки. Торец трубки 4 закрыт, а сама трубка со стороны термопары 3 подвергается интенсивно.му охлаждению, для чего применено охлаждающее устройство 5, через которое пропускают охладитель. Для уменьшения габаритов устройства трубку можно свертывать в виде плоской спирали. Для пояснения работы устройства рассмотрим стержень (фиг. 2), находящийся в потоке газа, получающий теплоту от газа с боковой поверхности и отдаюн1,ий теплоту с одного торцового конца. Обозначим познциями 1, 2, 3 точки на стержне, в которых производят измерение температуры. Будем отсчитывать все температуры от температуры точки 3, которую прижимают за условный нуль. Распределение температуры вдоль стержня описывается уравнением: дЩ() mx) + , дХ где и - температура, отсчитываемая от температуры точки 3; X - относительная координата длины, / - темнература газа, отсчитываемая от температуры точки 3, В - критерий подобия д, а/ F T1F а - коэффициент теплоотдачи на поверхности стержня; / - длина стержня; Я - коэффициент теплопроводности мате риала стержня; К - площадь поверхности, соприкасаю щейся с газом; V - объем, занимаемый материалом стержня на длине /. Для точки 1 1 0, для точки 3 . Граничными условиями являются: -0;t/(). 1 0. Рещение уравнения (1) при условии (2): ()-4l-)-() Формула (3) дает закон распределения температур по стрежню в зависимости от темпе ратуры газа -t и координаты длины Стержня X, причем f мы рассматриваем как параметр. В результате измерения получаем температуры в точках 1, 2, 3, по которым находим Ui, t/2. Тогда на основании уравнения (3) можно записать уравнения для точек 1 и 2; U,t{lchB ) .(. chBX, chBX2 ЧсАВ J где 2 - координата точки 2, она известна. Уравнения (4) и (5) дают систему, в которой два неизвестных - температура газа V и критерий подобия В. Система легко рещается, делим уравнения (4) на (5): JU,(6) t/2chB - откуда находим В. Затем из уравнения (4) находим t. Процесс определения температуры газа предлагаемым устройством складывается из следующих операций: 1.Измерение температур в точках стержня 1, 2, 3. 2.Нахождение температур f/ь 23.Определение критерия В по уравнению (6). 4.Определение температуры газа t по уравнению (4). Устройство предназначено для измерения термопарами в газе, плазме температур, превышающих максимальную рабочую температуру термоприемника. Формула изобретения Устройство для измерения высоких температур, один из термоэлектродов которого выполнен в виде трубки, снабженной на одном конце холодильником, отличающееся ем, что, с целью повышения точности измереия, вторые термоэлектроды установлены на боих концах трубки и в средней ее части, а сама трубка свернута в виде плоской спирали. Источник информации, принятый во вниание при экспертизе. 1. Н. А. Ярыщев. «Теоретические основы изерения нестационарных температур, 1967, тр. 124-126.

г