Устройство для определения температурыгАзА Советский патент 1981 года по МПК G01K7/02 

1

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть осуществлено при решении ряда задач, связанных с измерением температур в горячих газах и пламенах.

Известно устройство для измерения температуры горячих газов, в котором обеспечивается возможность исключения погрешности за счет термической инерции и потерь энергии на излучение путем применения двух термоприемников с разной интенсивностью теплообмена с газом 11JНедостатком таких устройств является то, что в них не устраняется скоростная погрешность от недовосстановления температуры термоприемника до температуры торможения и требуется знать диапазон местных чисел Рейнольдса у термоприемников и направление местной скорости газа. Кроме того, использование двух термоприемников разного диаметра или двух разнотипных термоприемников (из разных материалов) накладывает дополнительные требования к точности определения диаметра чувствительного элемента и к качеству его поверхности .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения температуры газа, содержащее две идентичные термопары, размещенные в проточных камерак торможения с отношением площгщей большого выходного отверстия к входному в пределах 0,2-0,4. В этом устройстве возможность исключения погрешности за счет термической инерции и потерь энергии на излучение ойу.сдавлйвается различной скоростью газа в камерах торможения у каждого термОприемника 2.

Недостаток этого устройства заключается в том, что для определения «температуры газа требуется знать диапазон местных чисел Рейнольдса у термоприемников и направление местной скорости газа.

Цель изобретения - повышение точности определения высоких температур при нестационарных процессах.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве дополнительно введена третья камера тормо.т жения с идентичной термопарой, причем величины площадей выходных отзеротий всех камер торможения составляют геометрическую прогрессию со знаменателем равный, 1,5-2/О .

На чертеже схематически представлено устройство. На полой ромбической державке 1 в сверхзвуковом потоке газа установлены три одинаковых термоприемника 2 с насадком 3. бнутри насадка ге метичнее установлены продольные перегородки 4 , разделяющие насадок на три идентичные по объему и форме кам ры торможения, так что термоприемники 2 установлены в каждой камере оди наковым образом по отношению к стенкам камеры и направлению газа. Термо приемники (например три одинаковых хромель-алюмелевых термопары) смонти рованы герметично -в керамической соломке 5. В каждой из камер имеются выходные отверстия б разного диаметра, обеспечивающие разные скорости течения газа у термопар, причем отношение скоростей определяется отношением площадей выхол,ных отверстий, величины площадей последних составляют геометрическую прогрессию с заданным знаменателем. Оптимальное значение знаменателя определена, экспериментально. Провода термоприемников через полую державку 1 выводит ся к блоку 7, регистрирующему их температуру по времени , связанному с электронным сумматором 8, Поток го рячего газа обтекает помещенкое на , державке 1 устройство с тремя термопарами 2 , установленными в каждой из трех одинако1ых отсеков насадке. Вследствие потерь энергии на излучение спаями термопар или их термической инерции температуры спаев термопар будут отличаться от темпера туры газа. В силу различия в величинах площадей выходных отверстий скорости течения газа, а следовательно, и коэффициенты теплоотдачи у каждой из термопар, оказываются тоже различными, причем величины коэффициентов теплоотдачи также будут составлять геометрическую прогрессию. В результате этого спаи канодой из трех термопар 2 нагреваются до разных тем ператур (каждая из них не.равна температуре газа) , которые регистрируются пирометрическими блоками 7. Чтобы на показаниях термопар 2 не сказывалась скоростная погрешность, скорость газа в отсеках снижается путем уменьшения площади выходных отверстий 6 по сравнению с входными , причем отношение площгщей большого из выходных отверстий к входному равно 0,2-0,4. В этом случае связь между температурными показаниями термопар 2 оказывается такой, что это позволяет однозначно, без знания

каких-либо других параметров, определять температуру газа по формулам

(V,)(VT r/ 2NVNi,Y

/f ьт Hi-VefeT Sbd. Jl. 4 dtA 4 dt / scd dTa При этом, если температура Газа не высока (Т ЮООК) , т.е. потерями энергии на излучение можно пренебречь, а термическая инерция термоприемников значительна, то dL dT-i, (Тг-Т-|)(Тг-Т,,) dt ( ) Если же процесс стационарный (влияние термической инерции не сказывается) , а потери энергии на излучение велики (высокие температуры газа) , то (VV)(Jr-T r/va -МйпЧ Гг При равных площадях, входных отверстий камер торможения отношения скоростей газа в камерах определяются отношением площадей выходных отверстий S , $2, S, которые составляют геометрическую прогрессию, т.е. NI Sa N-2 %з .5 и . N;-T7 s -С-дГ-егде g - знаменатель геометрической прогрессии. Тогда iLYVОтношения скоростей газа входят в выражении (1-3). Положив их равным 1 в соответствии с (4), из формул (1-3) можно найти температуру газа, как однозначную функцию показаний ермопар Т, , Тт,. Эффективность устройства заклюается в том, что с помощью него ожно более точно и просто измерять стинную температуру газа при знаительных искажениях в показаниях ермопар за счет термической инерции потерь энергии на излучение. При том в устройстве используются три динаковых термоприемника (например, ри одинаковые термопары из одинакоых пар термоэлектродов) , что сущестенно упрощает его изготовление. Устройство может найти применение а объектах современной техники, де требуется измерять высокие темературы газа, как стационарные, xak нестационарные (промышленные газевые горелки, аэродинамические трубы, стенды и т.д.).

Формула изобретения

Устройство для определения температуры газа, содержащее две идентичные термопары, размещенные в проточных камерах торможения с отношением площёщей большого выходного отверстия к входному в пределах 0,2-0,4, отличающееся тем, что, с целью повьвиения точности определения высоких температур при нестационарных процессах, в него дополнительно введена третья камера торможения с идентичной термопарой, причем величины площадей выходных отверстий всех камер торможения составляют геометрическую прогрессию со знаменателем равным 1,5-2,0,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Прысев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарных температур. Л., Энергия, 1967, с. 222-224.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2644087/10,

кл. G 01 К 7/02, 17.07.78 (прототип),

г ч

Поток А газа

mnnHittj

bк

3 е

1

Su9A