Устройство для отбора продуктов сгорания Советский патент 1978 года по МПК G01N1/24 

Изобретение относится преимущественно к области ракетной техники и может быть использовано во всех энергетических установках, где необходимо ..определение состава высокотемпературного диссоциированкого газового потока. Известны устройства для отбора продуктов сгорания из камеры ракетного двигателя, Содержащие охлаждаемый корпус, в котором выполнен газоотборный канал, имею щий 1шлиидрический участок и срерхзвуково Сопло за ним с входным и выходными ьт- верстиями 1 . Известно также устройство для отбора продуктов -сгорания, содержащее охлаждаемый корпус со сверхзвуковым соплом и заборную камеру в форме цилиндрического участка, где размешают термохимическиедатчики, через которые пропускают газовую смесь и обеспечивают селективный анаЛИЗ смесн горючих газов 2 . Известные устройства позволяют добить- ся замораживания состава отбираемого газа до 2200 К, например, при отборе из камеры сгорания продуктов горения воаороц новоздушной смеси. Замораживание состав отбираемого газа осуществляется эа счет отбора тепла за короткий промежуток времени и прекращения зброждекия радикалов в цепном механизме, которые превращают исходные вещества в продукты реакции. Прекращение зарождения радикалов обеспечивается; охлаждением пробы газа путем ускорения до сверхзвуковой скорости при ;расширении в сопле. При отборе пробы с большим содержанием радикалов, например, при ЗООО-4О06 К, не удается получить замораживания состава в известных устройствах. При охлаждении пробы газа в известном устройстве состав его изменяется и стремится к новому термодинамическому равновесию в соответствии с температурой. Целью изобретения является сохранение состава пробы газа при ее охлаждении. Эта цель достигается тем, что в известном устройстве в.заборной камере за соплом смонтирован сверхзвуковой диффузор с симметрично вьшолненньтм кольцевьгм каналом, сообщенным с вькодньтм отверстием. Установлено, что изменение состава отбираемой пробы газа происходит при перехо де от сверхзвукового течения к дозвуковому, т.е. при переходе потока пробы газа через прямой скачок уплотнения. Установление сверхзвукового диффузора с симметрично выполненным кольцевым каналом за соплом позволяет организовать .систему косых скачков, а замыкающий прямой скачок возникает в кольцевом канале, радиальный размер которого соизмерим с длиной свободного пробега радикалов. Используя явление гибели радикалов на стенке, производят отделение стабильных компонентов от радикалов в кольцевом кана ле сверхзвукового диффузора. При этом стабильные компоненты состав отбираемого диссоциированного .таза за- морожены . На чертеже представлено устройство для отбора продуктов сгорания в продольном разрезе, Устройство для отбора продуктов сгорани содержит охлаждаемый корпус 1, в котором выполнены сверхзвуковое сопло 2 и забор ная камера 3 в форме цилиндрического участка, входное 4 и выходное 5 отверстия сверхзвуковой диффузор 6, содержащий коль цевой канал 7, сообщающийся с выходным отверстием 5 каналом 8. Заборная камера 3 сообщается с коллектором 9, к которому подсоединён вакуумный насос. Устройство работает следуквдим обра . Отбор пробы газа из камеры сгорания, в составе которого количество радикалов соизмеримо с количеством стабильных ком- дюнентов, осуществляется через входное отверстие 4 сверхзвукового сопла 2. Для исключения попадания газа во входное отвер стие 4 из пограничного слоя, образующегос при обтекании потоком устройства, входная наружная часть сопла имеет коническую форму. Сопло обеспечивает забор пробы газа из точечной областикамеры сгорания ракет ного двигателя в объеме,достаточном, чтоб на течение пробы газа пограничные слои не оказывали существенного влияния. При движении пробы газа по соплу, происходит ускорение ее течения до сверхзвуковой скорости и охлаждение.. Установлено, что изменение состава про бы газа происходит при переходе от сверхзвукового к дозвуковому течению,, и к из- менению состава приводит активность радикалов, которые взаимодействуют не только один с другим, но и с молекулами . стабильных компонентов (СО, СЮ, Н., О и др.). В цилиндрическом канале за соплом сверхзвуковой диффузор разъединяет пробу газа на две части. При этом одна часть пробы газа продолжает движение по заборной камере 3, другая - в диффузоре. При движении части пробы газа в сверхзвуковом диффузоре с помощьк) системы косых и замыкающего прямого скачков уплотнения осуществляется переход ъ до уKOBOQ течение пробы газа в кольцевом канале, радиальный размер которого соизмерим с длиной Свободного пробега радикалов. При движении части пробы газа по кольцевому каналу диффузора вероятность столкновения радикалов со стабильными молекулами уменьшается из-за гибели радикалов на стенке кольцевого канала. При этом происходит замораживание стабильных компонентов состава пробы газа. Охлаждение пробы газа за короткий промежуток времени в сопле и очищение соетава пробы газа от радикалов в сверхзвуковом диффузоре обеспечивают сохранность (замораживание) количества стабильных компонентов состава отбираемой пробы продуктов сгорания, а использование уравнений материального баланса позволяет определить недостаквдие компоненты состава смеси. Замораживание стабильных компонентов состава отбираемой пробы газа в устройстве позволяет использовать газоотборные емкое-: ти для отбора продуктов сгорания с учетом кратковременности работы ракетного двигателя и провести анализ, например, на хроматографических приборах. Формула изобретения Устройство для отбора продуетов сгорания преимущественно из камеры ракетного двигйтеля, содержащее охлаждаем ьА корпус со сверхзвуковь М соплом и заборную камеру в форме цилиндрического участка, отличающейся тем, что, с це:лыо сохранения состава пробы газа при ее охлаждении, в заборной камере за соплом смонтирован сверхзвуковой диффузор с симметрнч- но вьшолненным кольцевым каналом, сообщенным с выходным-отверстием. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:. .1. Патент США № 3436966, кл. 73-4215, 1969. 2. Авторское свидетельство ССС;Р № 317972, кл. G 01 N 31/10,1971. /

Охлаждающая qieda V/

В насос