Преобразователь теплового потока Советский патент 1979 года по МПК G01K17/06 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для использования в экспериментальной аэродинамике.

Известен датчик для оп-ределения удельного теплового потока к поверхности модели, испытываемой в импульсной аэродинамической трубе, содержащий калориметрический диск, снабженный с внутренней стороны термопарой, электрические выводы которой выполнены с помощью коаксиального кабеля 1. Для уменьщения тепловых потерь диск вклеен в нейлоновую втулку, а термопара изготовлена из метариалов с низкой теплопроводностью.

Однако наличие теплоотвода в нейлоновую втулку и в провода термопары снижает точность.определения теплового потока.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь теплового потока при кратковременных процессах, содержащий основной калориметр с теплоизоляционной втулкой, термопару и охранную теплопроводную зону 2.

Но наличие теплоотвода в провода термопар снижает точность определения теплового потока.

Цель изобретения - повыщение точности определения удельного теплового потока при кратковременных процессах за счет уменьшения теплоотвода в провода термопар.

Цель достигается тем, что в преобразователе охранная теплопроводная зона содержит набор идентичных калориметров, выполненных из материала основного калориметра, размещенных вокруг него по окружности, разделенных теплоизоляционными слоями -между собой и основным калориметром и соединенных двумя термоэлектродами термопары с основным калориметром и между со5бой попарно по внутренней стороне, причем точки соединения электродов с основным калориметром и калориметрами охранной зоны расположены вблизи теплоизоляционных разделительных слоев, а тепловые контакты

0 выводов термоэлектродов расположены Б. середине каждого калориметра охранной зоны. Кроме того,калориметры охранной зоны вуполнены в виде дисков, равных по толщине . и диаметру. На фиг. 1 показан преобразователь теплового потока; на фиг. 2 - сечение А-.Д.. Преобразовате;чь теплового потока содер жит калориметр 1, отделенный теплоизоляционным слоем 2 от охранной теплопроводной зоны, выполненной составной из материала калориметра I в виде набора экви балентных дисков-калориметров 3, равных пЪ толщине и диаметру. Охранр1ые диски- калориметры 3 теплоизолированы друг от другa Ji расположены симметрично относи тёльно централкного калориметра 1. К внутренней стороне калориметра 1 вблизи теплоизоляционного слоя 2 в симметричных точках приварены электроды 4 тёрмопары, например, хромель-константановой, которые образуют с мета.тлом кало рйметра две термопары 5, суммарная тер Ю-эдс которых при условии равенства температур в месте горячих спаев обусло1злена температурой спаев и выборном материала термоэлектродов и не зависит от материала калориметра I. Электроды 4 термо паръг последовательно npi-ш арены к охранным калориметрам 3, п ричем тепловые контакты термоэлектродов расположены -в охранных калориметрах также вблизи тепло изолированных разделительных слоев 2 в симметричных тбчках относительно централь кого калориметра,. Выводы 6 электродов 4 термопары имеют тепловой коитактв середине охранных калориметров S. Калиброметр 1 с охранными калориметрами 3 и теплоизолируюишми спаями вклеен в теплоизоляционную втулку 7. При воздействии теплового потока на преобразователь калориметр 1 и охранные калориметры 3 прогреваются благодаря теплоотводу от охранных калЪрйметрб в в ма териал теплоизоляционной втулки 7 до разных температур, но при этом температура калориметра 1 и охранных йалоримбтров вблизи тонких теплоизоляционных слоев 2 будет практически одинакова. Таккак тер MoqnaH термопары расположены в калоримет ре 1 в точках с одинаковой температурой, а тепловые контакты электродов термопары расположены в охранных калориметрах в точках, где температура близка к темпера туре термоспаев, а последующие тепловьге контакты электродов аналогично расположены в охранных калориметрах 3 на одном и том же расстоянии от центрального калориметра 1, исключая выводы 6, то это обеспечивает почти полное отсутствие тёплоотвода в перемычках между центральным кало риметром 1 и охранными калориметрами. ТеплоотвоД от термОспаев в этом случае незна читёлен и определяется только конвек. тивным теплообменом малых участков перемычек, находян1ихся на поверхности калориметров, с воздунтой средой внутренней полости преобразователя. Измеряя изменение температуры Т за время Д С в центральном калориметре 1 с помощью термопары при известной массе m калориметра 1, диаметре с1 его тепловосприннмающей поверхности и удельной теплоёмкости калориметра с расчетным путем по формуле q . находят величину удельного теплового потока q. Температурный диапазон лснользования предлагаемого преобразователя теплового потока определяется теплостойкостью теплоизоляционного слоя 2, удерживаюн1его диски калориметра в теп;тоизоляцно1июй втулке 7. Использование изобретения нозвол-ит повысить точность определения теплового потока при кратковременных проп.ессах. Формула изобретения 1. Преобразователь теплового потока, содержащий основной калориметр с теплоизоляционной втулкой, термопару и охранную теплопроводную зону, .отличающийся тем, что, с целью повыи1ения точности определения удельного теплового потока при кратковременных процессах за счет уменьиГения теплоотвоДа в провода термопар, в нем охранная теплопроводная Зона содержит набор идентичных калориметров, выполненных из материала-основного калориметра, размещенных вокруг него по окружности, разделенных теплоизоляционными слоями между собой и основным калориметром и соединенных двумя термоэлектродами термопарыс-основным калори.метром и между собой попарно по внутренней стороне, причем точки соединения электродов с Основным калориметром и калориметрами охранной зоны расположены вблизи теплоизоляиионных разделительных слоев, а тепловые контакты выводов термоэлектродов расположены в середине, каждого калориметра охранной зоны. 2. Преобразователь теплового потока по н. 1, отличающийся тем, что калориметры охранной зоны Шполнет ы в виде дисков, равных по толщине и диаметру.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Современная техника аэродинамически.х исследований пр,и гиперзвуковых скоростях. М.,Машиностроение, 1965, с. 458. 2.Авторское свидетельство СССР № 301573, кл. G 01 К 17/06, 1969.

ТеплоВои nor77Df{

3 г 3

XXX