Устройство для измерения лучистого теплового потока Советский патент 1982 года по МПК G01K17/08 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения лучистых тепловых потоков, в частности падающих и отраженных, при исследовании процессов теплообмена в топочных устройствах парогенераторов, в камерах сгорания газотурбинных установок и других агрегатах того же назначения.

Известно устройство для раздельного, определения конвективной и лучистой составляющих теплового потока, например, в пламенных печах, содержащее цилиндрический корпус и теплопрцемники, установленные на боковой поверхности корпуса fl.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности одновременного измерения иадгцощих и отраженных лучистых потоков.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термозонд, содержащий цилиндрический корпус, датчики лучистого теплового потока и встроенную систему охлаикдения, причем корпус выполнен в виде цилиндров различных диаметров, а -датчики теплового потока установлены на поверхности цилиндров Г21.

Однако это устройство имеет низкую точность измерений лучистого теплового потока, обусловленную тем, что используются датчики теплового потока открытого типа, которые омывёиотся конвективными тепловьдаш потоками, вследствие чего нарушается степень черноты. Кроме того, таким термозондом невозможно измерять

10 подающие и отраженные от экранов лучистые тепловые потоки.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем обеспечения контроля падающего и отраженного

15 лучистых тепловых потоков.

Указанная цель достигается тем, что один из датчиков теплового потока установлен на торце корпуса перпендикулярно его поверхности, а два

20 других датчика установлены по одной оси с противоположным направлением тепловоспринимающих поверхностей, причем один из них установлен на торце корпуса под углом к перпендику25лярно установленному датчику, а другой - в проеме боковой стенки цилиндрического корпуса.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - схема устаJOновки устройства на объекте.

Устройство содержит водоохлаждаемый корпус 1 цилиндрической формы, на поверхности которого выполнен проем со скосом под углом, составляющим для разных камер сгорания 10бО, и в нем под углом к образующей цилиндра размещен узкоугольный датчик 2 лучистого потока. На рабочем (Д-орце корпуса 1 размещены узкоугольд ный датчик 3, установленный соосно с датчиком 2, и широкоугольный датчик 4, установленный перпендикулярно торцовой поверхности корпуса 1, при этом датчик 3 расположен под углом к датчику 4.

Устройство содержит также коммутирующий электрический разъем 5 и штуцеры б и 7 для подвода и отвода охлаждающей воды, закрепленные на противоположном рабочему торце корпуса. В качестве датчиков (преобразователей) используют дисковые кремний-платиновые термоэлементы, состоящие из двух одинаковых элементов, включенных навстречу друг другу (не показаны), и позволяющие компенсировать колебания температуры окружающей среды. Датчики 2 и 3 выполнены в герметичных корпусах с окНом, в которое вставлен заподлицо элемент из лейкосапфира, пропускающий инфракрасное излучение. Датчик 4 выполнен в герметичном корпусе с окном, в котором установлен элемент из лейкосапфира, выступающий из торца и имеющий полусферическую форму, что позволяет увеличить телесный угол восприятия датчиком падающего лучистого потока до 140°. Датчики 2 и 3 имеют относительно малую диаграмму направленности с восприятием лучистых потоков под углом, например, 5°.

Датчики скоммутированы с разъемом 5. К устройству подключена вторичная регистрирующая аппаратура (не показана). На специальном стенде с черным телом излучения производится рабочая тарировка устройства.

Устройство работает следующим образом.

Через лючок в стенке исследуемой камеры 8 устройство вводят в измеряемую среду (топку парогенератора) ипогружают на заданную глубину. Датчик 3 воспринимает лучистую энерф1ю падающую в данную точку на экраны 9, под углом 5, а д этчик 2 под этим же углом из данной точки воспринимает отраженную от экранов 9 лучистую энергию Датчик 4 воспринимает лучистую энергию q приходящую в данную точку под углом 140. Воспринятая датчиками 2-4 лучистая энергия преобразуется в термоЭДС прямо пропорционально тепловым потокам на эти датчики.

По величине термо-ЭДС, зафиксированной вторичной аппаратурой, используя рабочую характеристику датчиков, полученную в результате тарировки, определяют величины падающей на экраны топки в данную точку под углом направленности 5 и отраженной из этой же точки от экранов лучистой тепловой энергии, а также величину лучистой тепловой энергии, падающей в данную точку с угла видения 140. Вращая устройство вокруг его вертикальной оси или изменяя

тлубину его погружения, можно провести подобные измерения в разных точках топочного пространства с возможностью построения пространственных индикатрис интенсивности лучистой

тепловой энергий, падающей на экраны и отраженной от них.

Изобретение позволяет надежно и с высокой точностью измерять падающие на экраны и отраженные от

них с узкой диаграммой направленности лучистые тепловые потоки, а также суммирующий поток с телесным углом восприятия 140° . Устройство позволяет измерять лучистый поток интенсивностью до IlO ккал/м ч

и получать характеристики тепловой эффективности экранов во всех современных высокоФорсированньПс топочных устройствах и камерах сгорания.

Формула изобретения

Устройство для измерения лучистого теплового потока, содержащее цилиндрический корпус, датчики лучистого теплового потока и встроенную

систему охлаждения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем обеспечения контроля падающего и отраженного лучистых тепловых потоков,

один из датчиков теплового потока установлен на торце корпуса перпендикулярно его поверхности, два других датчика установлены по одной оси с противоположным направлением тепловоспринимаиощих поверхностей, причем один из них установлен на торце корпуса под углом к перпендикулярно установленному;датчику, а другой в проеме боковой стенки цилиндрического корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 201732, кл. G 01 К 17/08, 1965.

2.Авторское свидетельство СССР 679823, кл. G 01 К 15/00, 1977

(прототип).