Способ измерения температуры Советский патент 1981 года по МПК G01K13/02 

1 . . . , Изобретение относится к термометрии и может быть использовано преимущественно при измерении температуры гиперзвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности (давления порядка 0,01-0,1 атм).

Известен способ измерения температуры высокотемпературного газового потока посредством отбора порции газа охлажденным зондом, измерение температуры охлажденной порции газа и перепада температур охлаждения Щ,

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, особенно при определении TeNjnepaTyры газового потока пониженной плотности вследствие ограниченной чувствительности зонда и его низкого быстрод йствия.

Йаиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к описываемому способу является способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности путем перемещения зонда в потоке газа, измерения нагрева калориметра зонда, температуры и расхода охлажденной порции газа и вычисления по результатам измерения температуры

газа. В известном способе измеряют зависимость электрического сопротивления калориметра от температуры с одновременным измерением расхода газа через зонд. Искомая температура определяется из уравнения теплового баланса / записанного для условия теплообмена между калориметром зонда и струйкой горячего газа, забираемого

10 зондом из потока 2 .

Однако известный способ характеризуется низкой точностью измерения обусловленной тем, что не учитываются тепловые потери от калориметра на

15 стенки корпуса и поэтому- известный способ имеет недопустимо большие погрешности при измерении распределения температуры в газовых потоках с большим поперечным сечением, когда вре20мя измерения может составлять несколь ко секунд и более и когда нельзя пренебречь погрешностью измерения, вызванной перетоками тепла между кало-: риметром зонда и его корпусом.

25

Цель- изобретения - повышение точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери.

Для достижения поставленной цели предварительно нагревают калориметр

30 зонда до максимальной рабочей температуры, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра и внутренней стенки корпуса и по результатам измерений вычисляют зависимость тепловых потерь от разности температур между калориметром и,внутренней стенкой корпуса зонда. Для осуществления описываемого способа может быть использован высок температурный зонд, конструкция кото рого показана на чертеже. Зонд содержит охлаждаемый корпус 1, к которому подсоединены трубки 2 и 3 для подвода и отвода охлаждающей жидкости, термопару 4, зачеканенную во внутренюю стенку корпуса, колориметр 5, представляющий собой медную трубку с термоэлектродами б, который закреплен внутри корпуса с помощью теплоизоляционных шайб 1 термопару, 8, закрепленную в корпусе на выходе из калориметра с помощью шайбы 9. Накладная гайка 10 с уплотнительной прокладкой 11 обеспечивает соединение с корпусом зонда трубки 12, пред назначенной для подачи газа в расходомерное устройство. Между корпусом 1, который предназ начен для защиты калориметра от теплового воздействия горячего потока, омывающего зонд извне, и калориметром 5 имеется теплоизоляционная воздушная прослойка, при этом герметизация в местах крепления калориметра с корпусом осуществляется с помощью клея БФ-2. Заостренная передняя кром ка калориметра служит для уменьшения .притока тепла к торцу калориметра. Благодаря наличию накидной гайки 10 конструкция зонда является разбор ной, что создает удобства в его эксплуатации . В процессе измерения порция горячего газа, отсасываемого из потока, проходит через канал цилиндрического калориметра, выполненного из меди. При этом большая часть техгла передае ся от газа к калориметру. Температура калориметра 5 измеряется с помощь термопары, термоэлектроды б, которой зачеканены в стенку калориметра в его центральном поперечном сечении Одновременно измеряется температура внутренней стенки корпуса с помощью термопары 4, а температура охлажденной порции газа на выходе из калс рйметра измеряется с помощью термоцары 3. Охлажденный в калориметре зрф1а газ поступает в расходомерное устрдйство. Результаты показаний термопар 6,4 и 8 в зонде регистрируются на ленте шлейфового осциллографа. Величина энтальпии газового потока, определяется из уравнения теплового баланса зонда Ьл « -- + О mr dt . . rгде hp - удельная энтальпия невозмущенного потока газа-, -удельная теплоемкость ма- i териала калориметра; -масса калориметра; -средняя интегральная температура калориметра; -расход газа через зонд; /- тепло, теряемое калориметром зонда в единицу времени и определяемое с помощью градуировочного графика поправок;Ср- удельная теплоемкость охлажденной порции газа; Т - температура охлажденной порции газа. . Переход от значений энтальпий }IQ к значениям некоторой температуры термосжатия Тр осуществляется с использованием таблиц термодинамических функций воздуха. В лабораторных условиях на.гревают калориметр зонда до те;мпературы, которую он обычно принимает в процессе эксплуатации. После прекращения нагрева записывается на ленте осциллографа :Температура остывающего.. калориметра вместе с температурой внутренней стенки теплозащитного корпуса. С помощью этих данных строится график зависимости Ч ( ) f ( t,,-t) где tj,- температура .внутренней стенки корпуса. Зависимость Q,,f( ICY) и является поправочным графиком на тепловые потери калориметра. Применение описываемого способа при измерении поля температур высокотемпературных (тci 2000-3000 к) гиперзвуковых газовых потоков диаметром 300 мм показало, в этих условиях поправка на тепловые потери калориметра зонда достигает 3.0% от общего количества тепла, аккумулируемого калориметром.Введение поправки в соответствии с описываемым способом позволяет снизить погрешность измерения температуры до 2,5%. Формула изобретения Способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности путём.перемещения зонда в потоке газа, измерения темпа нагрева калориметра з.онда, температуры и расхода охлаждающей порции газа и вычисления, по результатам измерения температуры газа, отличающИ и с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери, предварительно нагревают калориметр зонда, до максимальной рабочей температуры, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра, и внутренней стенки корпуса зонда и по результатам измерений вычисляют зависимость тепловых потерь от разности температур между калориметром и внутренней стенкой корпуса зонда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 224855,, кл. G ОТ К 13/02, 19бб.

.2. Vussalo F,A,-, А fast actin miniature entnoepy, probe AYAA №68-393,1968 Iпрототип).

8x0 dtiixod

„ goffbl