Устройство для измерения температуры газового потока Советский патент 1980 года по МПК G01K13/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ Изобретение относится к области термометрии и может быть использова при измерении температуры газовых потоков. Известен датчик для измерения температуры потоков жидкостей или газов, содержащий термочувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрического каркаса причем Jfapкас термочувствительного:элемента выполнентрубчатым. Верхний конец трубчатого каркаса сообщается с отверстием в кожухе, обращенным вниз по потоку так, что образуется сквоз ной проточный канал 1, Недостаток датчика состбит в низкой точности измерения, которая обусловлена различием температурног поля по длине термочувствительйого элемента. Наиболее близким по технич еской сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения температуры газового потока, содержащее термопару, горяч спай которой размещен в центре критического сечения сужающейся сопловой камеры 2. Недостатком известного устройств является низкая точность измерения

yvi.« 5 Я i ГАЗОВОГО ПОТОКА обусловленная значительными динамическими norpeiaiHOCTHMH, Устройство имеет высокую инерционность (например, при1 скорости набегающего потока, соответствующей числу М-0,5, и статическом давлении Р-10332,3 кг/см показатель тепловой инерции датчика составляет около 8 с. Высокая йнерцйшТ О15т у15 тро йств а 1Гыз1ана малой скоростью газового потока в зоне расположения термочувствительного элемента и кондуктивнЕлм теплообменом термочувствительного элемента с внутренней поверхностью камеры. Цель изобретения - повышение точности измеренйй путем уменьшения динамической погрешности. Для достижения поставленной цели спай термопары выполнен в виде плоской пластины, которая раз- . лещена в плоскости, проходящей через продольную ось сопловой камеры. На фиг. 1 показан продольный разрез описываемого устройства; на фиг. 2- поперечный разрез устройства в плоскости установки термопары. Устройство содержит сопловую камеру 1, термопару 2, наклонную стойку 3с фланцем 4, теплоизоляционный вкладыш 5, электрические выводы б термопары. Геометрические размеры внутренней поверхности вкладыша 5 выбраны из условия, что при изменен скорости набегающего потока в рабочем диапазоне, соответствующем изме рению числам от 0,3 до 10, оно в критическом сечении камеры 1 остает постоянным, равным единице. Горячий спай термопары 2 выполнен плоским, например расплющен из проволоки, и размещен в плоскости, проходящей че рез продольную ось камеры 1, Описываемое устройство работает следующим образом. Газовый поток, температуру которого следует измерить, протекает чере:з сопловую камеру 1, сужаясь в критической ее части, где, начиная с М -0,3 устанавливается скорость потока, равная местной скорости зву ка. Обдувая горячий спай термопары 2, поток тормозится, преобразуя , , энергию движения в энергию тепла. Выбранная плоская форма поперечног сечения горячего :С:пая термопары и расположение ее в критической части сопловой камеры существенно увеличивают конвективный теплообмен горячего спая термопары с окружающей средой и следовательно уменьшают инерционность. Проведенные эксперименты показали, что при размерах горячего спая 0,08 х 0,4 показатель тепловой инерции снижается до 0,06 с. Размещение горячего спая термопары в центре критического сечения сопловой камеры дает снижение тепловой инерции в сравнении с его расположением на некотором расстоя нии от продольной оси камеры на по рядок и более, т,е, число М потока по сечению зависит от расстояния от продольной оси камеры. Аналитически эта зависимость может быть представлена в виде / R i -С-) ,(l--|rf, где М - числом потока на расстоянии R от оси камеры; к - радиус камеры; Mjj - число М потока в центре критического сечения камеры (оно равно 1,0). В этом случае 1-(- V-Rjil ио,(1-|гГ, где Мц - числом в критическом сечении камеры (например, при R/ 0,9 М, 0,16. Показатель тепловой инерции при этом увеличивается в 3,2 раза в сравнении с показателем тепловой инерции термочувствительного элемента при числе М 1,0, При поперечном обтекании показатель сте- пени п при числе Rg выше чем при продольном. В этом случае также наблюдается существенное уменьшение инерционности. Описываемое устройство позволяет уменьшить погрешность измерений температуры газовых потоков при нестационарных прЬцессах, обусловленную тепловой инерцией датчика, на 1,5-2,0 порядка. Формула изобретения Устройство для измерения температуры газового потока, содержащее термопару, горячий спай которой размещен в центре критического сечения сужающейся сопловой камеры, отличающееся тем, что с целью уменьшения динамической погрешности, горячий спай выполнен в виде плоской пластины, которая размещена в плоскости, проходящей через продольную ось сопловой ка- , меры,. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 518648, кл. G 01 К 13/02, 1974, 2,Патент США W 14769, кл, G 01 К 13/02, 1929 (прототип),.