Датчик теплового потока

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик висимое от етельствасв 16..19 925 О) аявле 1,Кл.бО с присоединенПриоритетОпубликовано м заявкиосударствениыи комитетСовета Министров СССРпг делам изооретеиийи открытий 973. Бюллетеггь3 ДК 536,629.7(088.8) ата опубликования описания 9.1.19 Авторыизобретения. Гуськов и А. А, Карпухин Заявитель АТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА 2 сти измериспользовано, азодинамике и от высокооблаыть и нои гредач, нап гхгер, плазИзвестны охла.кдаемые датчики теплового потока, которые для повышения быстродействия и обеспечения возможности проведения измерений при кратковременных процессах снабжены расположенными концентрично с тепловоспринимающими элементами компенсаторами, устраняющими перетекание тепла между тепловоспринимаюгцим элементом и окружающей его стенкой.Однако для таких датчиков характерно влияние ступенчатого распределения температуры обтекаемой поверхности на границе между тепловоспринимаюгцим элементом и окружающей его стенкой на величину теплового потока.Это влияние, проявляющееся на некотором расстоянии от границы, разделяющей участки с различной температурой, обусловлено процессом установления, профиля температуры в пограничном слое. Расчет показывает, что область установления профиля может иметь значительную протяженность, а потому площадь поверхности охранных элементов должна выбираться достаточных размеров. В 25 Изобретение относится к тельной техники и может б например, в эксперимепталь при исследованиях теплопе температурного потока газа мы. известных датчиках при концентрическом расположении тепловоспрггнимающего элемента учет указанного влияния может повлечь неоправданное увеличение размеров датчика.5 Известно, что для использования результатов измерения тепловых потоков при решении практических задач требуется наряду с тепловыми измерениями проводить измерения других параметров потока, в частности, дав ленпя на поверхности модели. При применении известных датчиков давление обычно измеряют на специальной дренажной модели в дополнителгных экспериментах, что удорожает испытания и снижает их точность.15 Цель изобретения - повьгшение точностиизмерений, уменьшение размеров конструкции и сокращение времени проведения экспериментов. Для достижения этоп цели используют датчик теплового потока, содержащий тепловоспринимающий элемент, выполненный в виде стержня, окруженного компенсатором, термопары и систему охлаждения, в котором, согласно изобретению, тспловоспринимающий элемент и установленный эксцентрично с ним компенсатор снабжены с охлаждаемой стороны ребрами, в виде равномерно расположенных выступов ромбовидного сечения. В компенсаторе выполнены дренажные отверстия, 396568На чертеже показано редложеинос устроиств о.Датчик теплового потока содержит тепло- воспринимающий элемент 1, выполненный в виде цилиндра, компенсатор 2, связанный корпусом 3 с коллектором 4, упирающимся грибовидным выступом Б в ребра б ромбовидного сечения, выфрезерованные в торцах теплочувствительного элемента и компенсатора. К коллектору 4 подходят питающие магистрали 7 и 8, по которым подводится охладитель - вода. Между выступом 5 и корпусом Л имеются две узкие щели, через которые вода подводится к ребрам и отводится от них,На входе и выходе охлаждающего тракта в коллекторе 4 находятся две полости Б и . В компепсаторе 2 и коллекторе 4 выполнены два отверстия 9 и 10. г 1 ерез отверстие 9 осуществляется вывод электродов термопар 11, 12, заделанных по длине тепловоспринимающего элемента 1. Отверстие 10 является дренажным и служит для измерения давления на поверхности датчика с помощью какого-либо измерителя давления, подключаемого к трубке 13, Снарутки датчик защищен кожухом 14, имеющем проушины 15 для закрепления датчика на поверхности модели, Зазоры между тепловоспринимающим элементом, компенсатором и кожухом заполнены теплостойкой массой 1 б,Датчик работает следующим образом.Перед проведением испытаний датчик устанавливают на поверхности модели таким образом, чтобы навстречу потоку была обращена утолщенная часть компенсатора. Термопары подключают к какому-либо регистратору, например, шлейфовому осциллографу. 1(трубке 13 подсоединяют измеритель давления.При обдуве модели высокотемпературным потоком газа в тепловоспринимающий элемент поступает тепло. При этом прежде чем придти в контакт с поверхностью элемента 1 газ проходит по поверхности компенсатора 2 и приходит в температурное соответствие. Температура обдуваемого торца тепловоспрпнимающего элемента и компенсатора в процессе эксперимента остается одинаковой, что обеспечивается охлаждением их оребренных торцов.Выполнение ребер б в виде ромбовидныхравномерно располокенных выступов, имею щих длину 0,1 - 0,2 от длгшы тсплочувствительного элемента и компенсатора, позволяет добиться того, что нагрев охладителя при соответствующем расходе не превышает 10 - 15 С. Если учесть, что рабочие торцы нагре ваются до б 00 - 800 С, то с большой точностью можно считать температуру нерабочих торцов одинаковой. Поэтому при одинаковой величине постугпающих в тепловоспринимаюший элемент и компенсатор тепловых потоков 15 температура их рабочих торцов одинакова.Величину измеряемого теплового потокарассчитывают по разности температур в двух сечениях тепловоспринимающего элемента с помощью уравнения Фурье.20 Измеряемое в процессе эксперимента давление на поверхности модели позволяет связать условия моделирования с натуральными условиями.Расположение тепловоспринимающего эле мента эксцентрично компенсатору позволяетпри небольших размерах датчика существенно расширить область термокомпенсации, где газ в пограничном слое приходит в температурное соответствие с поверхностью датчика.30Предмет изобретения1, Датчик теплового потока, содержащийтепловоспринимающий элемент, выполненный в виде стержня, окруткенного компенсатором, 35 термопары и систему охлаждения, отличаюссгийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем тепловоспринимаюший элемент и установленный эксцентрично с ним компенсатор снабжены с охлаждаемой сторо ны ребрами, выполненными в виде равномерно расположенных выступов ромбовидного сечения.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что,с целью сокращения времени проведения экс периментов, в компенсаторе выполнены дренажные отверстия.одписно ипог ка з 3615111ЦНИИПИ Изд. М 1897 сударственного по делам изо Москва, Ж, Тираж 755омитета Совета Министроветений и открытийаушская наб., д. 4,15 р. Сапунова, 2