Устройство для измерения тепловых потоков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Соцналнстнческнх Республик(51)М, Кл.2 6 01 К 17/08 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий.7(088.8) Дата опубликования описания 050879(54) ДАТЧИК ТЕПЛОВОГО ПОТОКА 1Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения тепловых потоков, в томчисле и лучистых, в факеле пламениили в высоконагретых газах при исследовании процессов теплообмена в то-почных устройствах парагенератозов,камерах сгорания газотурбинных установок и других агрегатах того же назначения,Известно устройство для измерениятепловых потоков, защищенное основным авт.св, 9 297875, содержащее медный корпус с встроенным в него кремниевым диском с присоединенным к егоцентру электродом. Основной недостаток этого устройства заключается втом, что выполненные из меди электроды с индиевой пайкой ие выдерживаютпо термостойкости в рабочей среде, 20.где температура пламени достигает1800-1900 С, и наличие окислительнойсреды, снижая точность, чувствительность и надежность измерений.Целью изобретения является увеличение чувствительности,и повышение точности измерений, В предалагаемом устройстве, усовершенствованном по сравнению с известным, защищенным авт.св.й 297875, указанная цель достигается тем, что в него введен дополнительный электрод, нанесенный на боковую поверхность кремниевого диска, выполненный из материала основного электро- да.На чертеже показан предлагаемый датчик,Он содержит корпус 1 цилиндрической формы из меди с отверстием в центре, причем в верхней части имеет расточку, а нижняя часть по наружному диаметру имеет пазы, выполняющие функции радиатора. Чувствительный элемент 2 выполнен в форме диска-из кремния. В центре диска 2 укреплен платиновый проводник 3, который размещен в свободном пространстве корпуса 1, На боковую поверхность кремниевого диска 2 нанесен кольцевой электрод 4 из платины. Чувствительный элемент - диск 2 вмонтирован в теплоотводящую пластину 5, которая укреплена концентрйчно в расточке корпуса 1. Теплоотводящая пластина 5 поджата гайкой-диафрагмой б с отвер- . стием - окном, которое фиксирует лучистую энергию на центр кремниевого диска, В окно диафрагмы б вставлен материал 7, пропускающий инфракрасные лучи (например, слюда), защищающий678345 Формула изобретения 3чувствительный элемент-диск 2 от пов- реждения и уменьшаюший погрешности, вызываемые конвективными тепловыми потоками.Система - корпус 1, диск 2 из кремния, платиновые кольцевой 4 и укрепленный по центру электроды образуют 5 дифференциальную термопару, которая выполняет Функцию чувствительного элемента.Опытный образец имеет размеры: корпус 1 диаметром 10 мм и длиной 10 18 мч, чувствительный диск 2 - диаметром 5 мм и толшиной 0,1 мм, электрод 3 проволочный 0,02 мм; электрод 4 пленочный-толщиной 0,005 мм.Электроды 3 и 4 закреплены на кремниевом диске 2 при помоши платинируюшей пасты; которая получена в результате растворения платинохлористоводородной кислоты (Н 2 РС ) в нитроцеллюлозе. Тонкой кисточкой пасту наносят на поверхность по окружности кремниевого диска. Электроды из платины, восстановленные при отжиге в печи из пасты, хорошо соединяются с диском иэ кремния.Для обеспечения надежности отвода тепла от холодного спая по окружности чувствительного элемента теплоотводящая шайба 5 Выполнена с термоэлементом - микрохолодильником и электроизолирована от чувствительного элемента, ЗО В качестве изоляции применена окись алюминия А 1 Оз, которая имеет высокий коэФФициент теплопроводности и высокие электроизоляционные свойства. Нанесение окиси произведено методом газо плазменного напыления.Иэ корпуса выводятся соединительные провода со стороны радиатора, после этого для герметизации заливают компаунд через отверстие в нижней 40 части корпусаДалее чувствительное устройство в сборе мОнтируют в стволе зондирующего водоохлаждаемого устройства, подключают вторичную регистрирующую аппаратуру и проводяттарировку.Энергия излучения по достижении поверхности кремниевого диска 2 поглошается. Поток тепла отводится к охлаждаемому корпусу 1. В результате этого температура в центре приемного чувствительного элемента ввыше, чем на его периферии. Эта разность тем 1 пературы является Функцией интенсивности излучения тепловой энергии, падаюшей на приемную поверхность, иизмеряется термопарой, холодным спаемкоторой является место соединениякремниевого диска 2 с платиновымкольцевым электродом 4, а горячимспаем - соединение платинового электрода 3 с кремниевым диском.Для измерения ствол-зонд устроЯства вводят в измеряемую среду черезлючок и погружают на заданную глубину. Через тубус-диаФрагму на центркремниевого диска Фокусируют тепловуюлучистую энергию, которая преобразуется в термо-ЭДС, прямо пропорционально падаюшему тепловому потоку, По величине ЭДС, зафиксированной вторичнойаппаратурой, с помошью рабочей характеристики чувствительного устройства,полученной в результате тарировки,опредейяют величину лучистого потокаИзменяя глубину погружения зондируюшего устройства, можно проводитьподобные измерения в разных точкахтопочного устройства..Опытный образец данного устройства для измерения теплового излученияприменяли при измерениях тепловогоизлучения в топочном устройстве парагазовой установки ПГУНевинномысской ГРЭС. Как показали результаты,устройство работоспособно в условияхагрессивной среды и высоких температур, обладает чувствительностью более, чем в 2 раза выше, чем известное устройство и позволяет надежнои с высокой точностью измерять лучистый тепловой поток величиной до1 10 ккад/м ч, т.е. практически вовсех современных высокофорсированныхтопочных устройствах и камерах сгорания ПГУ и ГТУ,Датчик теплового потока по авт. св. Р 297875, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерения; в него введен дополнительный электрод, нанесенный на боковую поверхность кремниевого диска, выполненный из материала основного электрода.. Зака Филиал ППП ффПатентф. г.ужгород, Ул, Проектная,4 4559/30 Тираж 7 бб ЦНИИПИ Государствениог по делам ииэобретени 113035, москва, Ж, Рауш