Способ определения радиационного тепловогопОТОКА из излучАющЕгО СлОя гАзА Советский патент 1981 года по МПК G01J5/10 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ИЗ ИЗЛУЧАЮЩЕГО СЛОЯ ГАЗА Изобретение относится к области теплоиэмерений. Способ может быть использован для определения составляющей радиационного теплового пото от излучающего слоя газа в каналах сложного сечения или в замкнутом объёме при сл ожном теплообмене. Известные спбсобы измерения лока ных радиационных тепйовых потоков основаны на применении различного видадатчиков тепловых потоков или 1рсшиометров. Измерение же полного ращиа ционного теплового потока на заданной ограничивакйцей излучающий объем газа поверхности связано как с трудностями учета влияния геометрии объема, так и с проблемой разде ления общего теплового потока на ра диационную и конвективную (или кондуктивную) составляющие. Ближайшим техническим решением к предложенному является способ определения радиационного теплового потока от излучающего слоя газа в кангшах сложного Сечения или в зам нутых объемах, включающий измерен интенсивности радиационного теплов потока в пределёюс узкого телесного угла, Однако известные способы не позволяют с необходимой точностью определять радиационный тепловой поток в к а н алах ел ожного сече н ия или в з амк нутсмл объеме. Цель изобретения - упрсмцение и повышение точности определения радиационного . теплового потока ol излучающего слоя газа в каналах сложного сечения или в замкнутом объеме. для достижения этого измеряют интенсивность радиационного потока при двух оптических толщинах слоя газа. Радиационный тепловой поток определяют по формуле . , lOCbll д. ; CUOUa.-3CbzU . ДСЬгУ ЗС О -U, J paeгде Lj и 1л - геометрические длины I (ц) 1(1)- соответствующие результаты измерения узкоугольных ргщиометров, пересчитанные на единичный телесный угол, Ч - геометрический пара- метр, канала; ДЧрад- поправка на собственное излучение стенки с радиометром. На чертеже схематически представ . лен излучающий объем газа V, ограни ченный плоскими поверхностями S. , S/ Sj и 5.Для простоты принято,что по перечное сечение замкнутого объема явля етгся прямоугольником. Принимается, что объем V заполнен гомогенным излучающим газом.. Для определения радиационного теплового потока монтир ук)тся два узкоугольных радиометра I и 2, например, один в нормальном . наттравлении на поверхности S , а вто рой - .в нормальном направлении на по верхности 3„. Предполагается, что применяемые узкоугольные радиометры 1 и 2 позволяют определить интенсивн остй излучения объема Ц и I 2. в пределах телесных углов и ДЛЯ оптических толщин L,j и L соответственно. Интенсивности излучения на .Одиночный телесный угол в единичную площадку определяются по формулам 3 CUa.)где fx и fj, - площади входных диафрагм узкоугольных радиометров. В качестве узкоугольных радиометров могут использоваться приборы, изготовленные по схеме радиометра без фоку. сирующей оптики. Способ обосновывается тем, что полный радиационный тепловой поток на любой поверхности S от излучающего объема газа V определяется уравйениемЗС- ijc-7j J (S-t& f siMecosedScJfdS-uQpao J 900 9по Здесь поправка рав- Г )-В (Тро.э)5Д4) где Т - температура ограничиваюпхей поверхности; Т - температура радиометра/ || - интенсивность собственного излучения единичной поверхности стенки; интенсивность излучения абсолютно черного угол между лучом и нормалью на поверхности S5 азимутальный угол, учитывая то обстоятельство, что температура узкоугольного радиометра, как правило, отличается от температуры ограничивающей nOBepxHoctii. В общем случае интенсивность излу чения I (S ,e,V) в на правленийлуча L является сложной функцией как от геометрии канала, так и от спектрально го коэффициента поглощения среды jv . -....« -fеды | . 31И--Г{з;(ь)екри))все)ехр. о Ч-Г,,аи) (5-; и включает в себя спектральное излучение противостоящей стенки I(L). Для той же среды I (L) главным образом зависит лишь от геометрической длины луча L {5 ,f) . Разлагая I(L) в ряд Тейлора в Окрестности L Ц , имеем 3(i)OCM.-21it2j,/L4.)-, (О Далее, заменяя операцию дифференцирования конечными разностями, имеем 3CL)-OCh)CHbi)-JCL,)l- О, Значение уравнения (7) вставляем в уравнение (3), вводим обозначение JL(,V S «6 co5edf(35d0(e) 5 00 после чего получаем уравнение (1). Так ПОЛНЫЙ радиационной тепловой поток на заданной поверхности S рассчитывается по данным измерений интенсивностей I (U ) и I (L) по формуле (1) с учете поправки ДОрод. Геометрическая характеристика V может быть вычислена по формуле (8), например, методсм Монте-Карле. Интенсивность излучение стенок месте установки радиометров «сЩИОМеТ оценивается по справочным данным щенивается по гппяпшгчим „,,,.. оптических свойств ограничивающей поверхности. Предполагается, что температура ограничивающей повер; ности чувствительного элемента адиометра Тревявляются известными. Способ по оляет достаточно пробо и точно определить полный радиаионный тепловой поток, так как для аданного кангша достаточно лишь дин раз определить геометрический араметр S и величинуДОрод Способ прощает процесс определения радиаионного теплового потока .в каналах ли в объемах сложной геометрии, разешает упростить средства измерения, oxpcuqaeT время определения и таким бразом дает экономический эффект ри теплофизических исследованиях. реме того, способ может быть испольован в Ьистемах автоматического Ьнтрапя различных теплотехнических роцессов.

Формула изобретения;

Способ определения радиационного теплового потока от излучающего ело газа в кангшах сложного сечения или .в замкнутых объемах, включакхций измерение интенсивности радиационного теплового потока в пределах узкого телесного угла, отличающийс я тем, что, с целью упрощения и повьшення точности определения, измеряют интенсивность радиационного потока при двух различных оптических толщинах слоя газа, радиационный тепловой поток определяют по формуле

о - сГя- iltiliiillLkilLf .ч 3tbi)-3(bi)i ,j S- L Ч-Ц Ь,,-Ц ,

де L. и Lg - геометрические длины

луча)

I(L) I (L) - соответствующие результаты измерения узкругольных радиометров, пересчитанные на единичный телесный угол/

Ч - геометрический параметр канала/

Ора поправка на собственное излучение стенки с рёщиометром.