Способ измерения высоких температурТОРМОжЕНия B гАзОВОМ пОТОКЕ и уСТРОйСТВОдля ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01K7/02 

(54) чI Изобретение относится к температурным йз; мереииям и предназначено для измерения высоких температур в движущихся высокртемпературных газовых потоках. Известен способ измерения температуры газовых потоков посредством нескольких термопар распопоже1шых в камере торможещ я, закдюча1ои1ийся в регистрации показаний термопар и .вычислении искомой температуры 1 Однако этот способ измерения не обеспечивает высокой точности измерения. . , Из известных способов наибодее близким к изобретению по технической сущности явля ется способ измерения высоких температур торможения в газрвом потоке, посредством термопары, расположенной в камере торможения с входным и выходным отверстиями, заключающийся в помеще1ши камеры тормож ния в поток газа и регистрации показаний те мопары (2. Недостатком способа является низкая точность измерения вследствие потерь энергии на излучение, скоростной погрешности. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР ТОРМОЖЕНИЯ В ГАЗОВОМ ПОТОКЕ И УСТЮЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Цель изобретения - повыщевие точности измерения температуры. Поставленная цель достигается тем, что изменяют величину скорости гааа у рабочего термопары за счет изменения площади выходного отверстия, при этом фиксируют показания термопары и относительную величину площади выходного отверстия, а т емпературу газа определяют из полученной зависимости температуры термопары от площади выходного отверстия.. Этот способ осуществляют устройством, содержащим термопару в камере торможения с входным и выходным отверстиями, отличающимся тем, что в него введены механизм подачи; защитный кожух с отверстием и регулятор скорости, выполненный в виде втулки с отверстием, установленной на камере торможешш с возможностью перемещения, при этом отверстие втулки перекрывает выходное отверстие, выполненное на боковой поверхности камеры торможения, причем втулка соединена с механизмомподачи и совместно с камерой торможения закрыта внещиим кожухом. 3 Способ основывается на регистрации показа ний термопары в проточной камере торможени в которой скорость газа значительно снижаетс по сравнению со скоростью набегающего газового потока. Скоростная погрешность (от нед йосстановления температуры термопары до тем пературы торможения) может быть снижена до необходимой велшшны путем выбора соответствующего соотнощения между площадями выходного и входного отверстий камеры тор. можения. При достаточной длине вылета из арматуры рабочего спая термопары омываемого горячим газом и квазистационарном проjiecce практически отсутствуют также погрешности за счет теплоотвода от спая термопары и за счет термической инерции. Тогда основной погрешностью ДТ Tj- Tj в показаниях термопары TX (Tj- - температура газа) будет погреишость за счет потерь энергии на излучение. температура внутре1ших стено камеры торможения мала по сравнению с тем пературой спая термопары, величина этой погрешности определяется формулой eG 4- -п 4 ДТ ТиTX К V TX; -TT где - степень черноты термопары; G - постоянная Стефана-Больдмана; V - скорость газа в камере торможения у рабочего спая; а - коэффициент конвективной теплоотдачи, причем а п - число определяемое диапазоном, местных чисел Рейнольдса, формой спая термопары и направлениел скорости газа; К - постоянный коэффициент.. При определении температуры газа величины К ип постоянны, так как они определяют ся параметрами термопары и газа, а переменной велшшной является лишь величина скорости газа V у спая термопары, которая пропорциональна площади выходного отверстия камеры торможения V S. Таким образом в проце се измерения, температура термопары будет определяться переменной величиной площади выходного отверстия камеры торможе1Шя. Тг - TX-S-- (2) Регистрацию показа1Шй термопары производя как М1шимум при трех значениях S площади выходного отверстия камеры торможения, связанных между србой по закону геометрической прогрессии ; произвольным знаменателем д, $1 g Si g 83. Искомую температуру газа определяют путем решения трех уравнений теплового баланса вида (2). На чертеже схематически изображено устрой ство .для измерения температуры газа, разрез. 2 Устройство содержит термопару 1, расположенную в цилиндрической камере 2 торможения имеющей входное 3 и выходное 4 о.твер- . стия. С внешней стороны на камеру торможения одета скользящая втулка 5, которая может перемещаться по внешней поверхности камеры торможения в пределах определяемых размером паза во втулке 5 и штифтом 6.. Втулка 5 имеет отверстие равное по диаметру выходному отверстию в камере торможения, с помощью которого обеспечивается регулирование расхода газа через выходное отверстие камеры, торможения. Движение втулки по камере торможения осуществляется механизмом подачи в состав которого входит тросовая система 7 с механизмом 8 управления. С внешней стороны камеры торможения установлен кожух 9 с отверстием соосным и идентичным выходному отверстию камеры торможения. Процесс измерения температуры осуществляется следующим образом. Камера торможения помещается в высокотемпературный газовый поток; В камере торможения горячий газ обтекает спай термопары и нагревает его до определенной температурь. Максимально допустимое соотношение между площадями выходного и входного отверстий камеры торможения выбирается таким образом, чтобы сделать скоростную погрешность пренебрежимо малой. Это возможно, если указашюе соотношение не превышает 0,3. .При этом спай термопары нагревается до температуры, меньшей температуры торможе1шя, причем значение температуры термопары зависит от велшшны местной скорости газа в камере торможения у спая. Эта скорость газа в камере торможения в процессе эксперимента изменяется при движении скользящей втулки 5 по камере торможения за счет смещения взаимного расположения отверстий скользящей втулки и выходного отверстия камеры торможения. Внеплшй кожух 9 обеспечивает .постоянство конфигурации лобовой части устройства при движении скользящей втулки, тем самым стабилизирует картину течения газа у устройства и обеспечивает постоянство параметров газового потока, входящего в камеру торможения. Путем предварительной градуировки находится связь между величиной перемещения скользящей втулки и эффективной площадью выходного отверстия камеры торможения. В процессе измерет1я температуры регистрируется амплитуда движения скользящей втулки и температура термопары, что позволяет найти зависимость температуры термопары от относительной. площади выхошюго отверстия камеры торможения, а, следовательно, и от

относительной скорости движе1шя газа у спая термопары. На основе полученной зависимости составляется необходимое количество систем уравнений теплового балайса, учитывающих лучистый теплообмен спая термопары с газом, , для вычисления соответствующего количества значений температуры торможения, которые затем осредняются с целью повыще1шя точности определения температуры.

ОписЬшаемьш способ измерения высоких 0 температур торможения в газовом потоке и устройство для его осуществления позволяют с высокой точностью измерять температуру газа.

Формула изобретения

1. Способ измерения высоких температур торможения в газовом потоке посредством термопары, расположе1шой в камере торможения с входным и выходным отверстиями, за- 20 ключающийся в помещении камеры торможения в поток газа и регистрации показаний термопары, отличающийся тем, что, с. целью повьшения точности измерения температуры, изменяют величину скорости25

газа у рабочего спая термопары за счет изменения площади выходного отверстия, при этом фиксируют показания термопары и относительную величину площади выходного отверстия, а температуру газа определяют из полученной зависимости температуры термопары от площади выходного отверстия.

2. Устройство для осуществлений способа по п. 1, содержащее .термопару в камере торможения с входным и выходным отверстиями отличающееся тем, что в него введены механизм подачи, защитный кожух с отверстием и регулятор скорости, вьшопненный в виде втулки с отверстием, установленной на камере торможения с возможностью перемещения, при этом отверстие втулки перекрывает выходное отверстие, выполншное на, боковой поверхности камеры торможения, причем втулка соединена с механизмом подачи и совместно с камерой торможения закрыта внеишим кожухом.

Источники нцформацш,

принятые во внимание при зкспертизе

1.Патент США N«3596518, кл. 73-34, опублик. 1971.

2.Авторское свидетельство СССР № 147816, кл. Q 01 К 7/02, 1961 (прототип).

Го