Энтальпийный преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСВВУ 11.11654887 Союз Соеетских Социалистических Республик(23) Приорит 43) Опубликовано 30 г Р 3) УДК 536,1(088,8 по делам изобретеии и открытий(45) Дата опубликования описания 39.03.79(71) Заявител 54) ЭНТАЛЬПИЙНЪй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 0 20 Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано для измерения энтальпии торможения в потоках высокотемпературных газов и плазмы.Известны энтальпийские преобразователи (датчики), содержащие проточные корпусы, через которые просасываются калориметрируемые пробы исследуемого газа 1. В случае, когда давление торможения в струе газа меньше атмосферного, для засасывания газа приходится применять вспомогательное откачное оборудование, что создает большие неудобства в эксплуатации и удорожает прибор. Для защиты внутренних и внешних стенок конструкций зондов от теплового разрушения, а также для исключения влияния на точность измерений притока стороннего тепла применяются системы, например, водяного охлажденияя.В известном энтальпийском преобразователе 2 система отсоса пробы газа выполнена в виде аспиратора (водоструйного насоса) и совмещена с системой охлаждения прибора, что упрощает его конструкцию и повышает эксплуатационные свойства, Зонд преобразователя выполнен в виде тонкой трубки, устанавливаемой поперек потока. В средней части трубки размещгна перегородка с отверстием малого диаметра, выполняющим функцию сопла аспиратора. Непосредственно за соплом в стенке трубки имеется отверстие, через которое испытуемая проба газа засасывается внутрь тру бки.В таком преобразователе охлаждение трубки зонда в месте расположения перегородки явно ослаблено из-за неизбежного наличия застойных зон в течении охладителя, а потому диапазон тепловых нагрузок, в пределах которых может быть использован зонд много уже того, какой может быть обеспечен в условиях оптимально организованного охлаждения. Для учета влияния стороннего тепла в приборе вынужденно применяется дополнительный зонд без всасывающего отверстия, который вводится в поток до или после ввода рабочего зонда, а это усложняет конструкцию прибора, требует большего времени для проведения измерений,Кроме того, различие во времени, когда определяется приток стороннего тепла и ведутся основные измерения, приводит к неизбежным погрешностям из-за возможных изменений параметров газовой струи. Взаимное размещение сопла аспиратора и всасывающего отверстия в этом преобразователе не является оптимальным, что отражается на эффективности отсоса, снижении ччвствительности прибора и точности измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что корпус зонда предлагаемого энтальпийного преобразователя выполняется в виде двух концентрично размещенных трубок, которые в носовой части зонда образуют кольцевое аспираторное сопло, в зазоре которого установлен горячий спай термоэлемента системы измерений, причем внутренняя трубка корпуса теплоизолирована, например, с помощью теплоизоляционного покрытия. При такой конструкции зонда могут быть обеспечены его оптимальное охлаждение и производительность откачки аспиратора. Размещение в зазоре сопла горячего спая термоэлемента системы калориметрирования позволяет определять температуру охлаждающей жидкости в том месте, где начинается смешение водяной струи с засасываемой пробой газа. Приток стороннего тепла с наружной поверхности зонда не сказывается на результатах измерений, так как теплоизоляция внутренней трубки корпуса сводит к минимуму постчпление этого тепла во внутренний канал зонда.На чертеже схематично показан предложенный преобразователь. Корпус зонда выполнен в виде двух концентрично размещенных трубок 1 и 2, которые образуют в носовой части зонда сопло 3 аспиратора. В зазоре сопла аспиратора установлен горячий спай термоэлемента 4, входящего в систему калориметрирования преобразователя, На наружной поверхности внутренней трубки 2 нанесено теплоизоляционное покрытие 5 (допустимо теплоизоляционное покрытие наносить не на наружную, а на внутреннюю поверхность, на обе поверхности одновременно или изготавливать саму трубку 2 из теплоизоляционного материала).Через зазор 6 между трубками 1 и 2 к аспираторному соплу подается охлаждающая жидкость (вода), расход которой измеряется расходомером 7, входящим в систему калориметрирования. Температуры газа и охлаждающей жидкости на выходе зонда, а также расход испытуемой газовой пробы измеряются в блоке 8, содержащем соответствующие термоэлементы, газовую бюретку, преобразователь давления и т. д,Преобразователь работает следующим образом.От какого-либо источника охлаждающей жидкости, например водопровода, через 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 расходомер 7 внутрь зонда подается охладитель, который через зазор 6 поступает в сопло 3 аспиратора, а по внутреннему каналу 9 зонда - в блок 8. В требуемый момент времени зонд вводится в высокотемпературную газовую или плазменную струю. При этом проба исследуемого газа начинает поступать через входное отверстие 10 в канал 9, где, смешиваясь с охладителем, охлаждается и повышает его температуру. Охладитель, протекая в зазоре 6, нагревается за счет тепла, поступающего через наружную степку трубки 1. Температура охладителя на входе в канал 9 измеряется термоэлементом 4, За счет теплоизоляции трубки 2 единственным источником притока тепла в охладитель в канале 9 является газ, поступающий через отверстие 10. По всему тракту течения охладителя внутри зонда нет условий для возникновения застойных зон, чем обеспечиваются высокая эффективность охлаждения и расширение диапазона работы прибора, а также повышение точности измерений.Влияние притока тепла в зонд снаружи учитывается автоматически термоэлементом 4. По этой причине отпадает необходимость в применении вспомогательного зонда. Форма сопла аспиратора в предложенном преобразователе соответствует по своей конфигурации хорошо исследованным моделям, обеспечивающим наивысшую производительность откачки. Это позволяет увеличить расход газовой пробы, протекающей через зонд, повысить чувствительность преобразователя и расширить область его применения в сторону более низких давлений набегающего потока. Формула изобретения Энтальпийный преобразователь, содержащий зонд с проточным корпусом, выполненный в виде двух концентрично размещенных трубок, аспиратор и систему измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, трубками корпуса в носовой части зонда образовано кольцевое аспираторное сопло, в зазоре которого установлен горячий спай термоэлектрического элемента системы измерений, причем внутренняя трубка корпуса теплоизолирована, например, с помощью теплоизоляционного покрытия.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3498126, кл. 73 в 1, 1979.2, Заявка ФРГ1648194, кл. 42 - 18, 28.01.67.654887 Составитель Л, ГуськовТехред А, Камышникова Редактор Т. Рыбалова Корректор Л. Котова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 179/10 Изд.223 Тираж 1089 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5