Способ измерения температуры газовых потоков Советский патент 1981 года по МПК G01K7/02 

Изобретение относится к области тепловых измерений и может найти применение в технике контроля тепловых потоков в камерах сгорания, реактивных струях, МГД-генераторах. Известен способ измерения температуры газовых потоков низкотемпературными термоприемниками, заключаю щийся в фиксировании через определе ные промежутки времени показаний термоприемника и нахождении по изме ренным величинам температуры газа f При измерении температуры этим способом термоприемник вводится в газовый поток на время, за которое он не успевает нагреться до температуры газа. Из известных способов наиболее близким по технической сущности является способ измерения температуры газовых потоков, заключающийся в охлаждении термопары, помещенной в газовый поток, и регистрации ее показаний 2J. При измерении темперйту ры этим способом основная и дополнительная термопары непрерывно охлаждаются жидким хладагентом. Недостатком этого способа является узкий диапазон измеряемых температур. Целью изобретения является расширение диапазона измерений до температур, превьшающих температуру разрушения материала термопары. Поставленная цель достигается тем, что термопару охлаждают путем орошения жидким хладагентом, регулируя поток хладагента до вывода его в режим пленочного кипения на термопаре, регистрируют показания термопары в зависимости от времени и с учетом параметров термопары определяют -искомую температуру газа. При орошении термопары, помещенной высокотемпературный газовый поток. 38 жидким хладагентом, например водой, регистрируемая ею температура зависит от .скорости газаУ, скорости капель VK, температуры жидкости Т и газа Тр, размера кaпeльdц. и термопары dt- частоты попадания капель на термопару и коэффициентов теплообмена термопары с газом ri f и жидкостью otjf. Однако в то время как для газа коэффициент теплообмена постоянен, дпя жидкости коэффициент теплообмена существенно зависит от температуры поверхности термопары. При изменении температуры термопары можно реализовать два типа теплообмена..Первый соответствует пузырьковому, а второй - пленочному режиму кипения жидкости на термопаре, При пузырьковом режиме теплообмена коэффициент теплообмена велик, спай термопары не успевает прогреться 3 течение времени между двумя последовательными попаданиями капель и термопара показывает температуру жидкости.

В режиме пленочного кипения уменьшение температуры термопары при попадании капли меньше, чем возрастание температуры за время между последующими попаданиями капли. При этом термопара нагревается до равновесной температуры Т , которая меньше температуры газа.

2T; l-exp(-T:o/t:g rH/t,)(-to/-r)3,expC-z v)3

D-exp(-||)(-)

На фиг,1 показано устройство, посредством которого может быть реализован этот способ; на фиг,2 - зависимость выходного сигнала термопары от времени.

Устройство для измерения температуры содержит термопару 1, устройство орошения 2, включающее завихритель 3, сопло 4,

Измерение температуры газа осуществляют следующим образом.

Термопару вводят в поток, .направляют на ее спай струю капель хладагента и регулируют ее таким образом 4to6M обеспечить режим пленочного кипения хладагента на термопаре. Режим пленочного кипения характеризуется постоянным пониженным коэффициентом теплообмена поверхности и . жидкостиС и определяется температурой поверхности для каждого отдельноце объема;

ит;постоянные времени термопары при нагреве газом и охлаждении жидкостью, определяемые расчетшлм или экспериментальным путем,

В установившемся режиме температура газа будет определяться выражением, которое легко получить из (l)

го хладагента. Так для воды эта температура должна быть выше 150 С,

При достижении термопарой температуры Tf производят запись выходного сигнала термопары в зависимости от времени. Время контакта термопары с газом определяют из полученной записи. Значение искомой температуры определяют по формуле Сз.

Описываемым способом можно измерять температуру газа много большую, чем температура разрушения материала термопары.

Формула изобретения

Способ измерения температуры газовых потоков, заключающийся в охлаждеНИИ термопары, помещенной в газовый поток, и регистрации ее показаний, отличающийся тем, что. у разность можно определить из ений теплового баланса -|-НК уНН (-Тн/т); ок.) J -гои П - ехр (-Го / tr), и конечная и начальная температура термопары при ее нагреве в газе; Т ыТ конечная и начальная у и U температура термопары при ее охлаждении , . единичной каплей; время контакта термопары с газом и жидкостью. ) MlCd d.frVKN N - концентрация капель в единис целью расширения диапазона измерений до температур, превышаюп х температуру разрушения материала термопары, последнюю охлаждают путем орошения жидким хладагентом, регулируя поток хладагента до вывода его в режим пленочного кипения на термопаре, регистрируют показания термопары в зависимости от времени с учетом

709746

параметров термопары определяют искомую температуру газа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 I, Авторское свидетельство СССР № 501298, кл. в 01 К 7/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР. № 647549, кл. Q 01.К 7/02, 1977 . (прототип).

Гг

Гг

t

Фиг.1

Гарлчии газ