Устройство для раздельного определения конвективной и лучистой теплопередач

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубпии ои 711385 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кл, Я 01 К 17/08 Ъаударстввеый комитет СССР ва делам нзобретеннй н открытей(7 ) Заявитель Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНВЕКТИВНОЙ И ЛУЧИСТОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИзобретение относится к области тем: пературных измерений в металлургической промышленности, например, в мартеновских печах.Известно устройство для измерения лучистой и конвективной составляющих5 сложного теплообмена 11, содержащее два тепломера, установленные на общем теплообменнике. Один из тепломеров установлен в вакуумированной полости с бк 10 ном выполненным из лейкосапфира,Недостатком указанного устройства являются изменение степени черноты тепловоспринимающей поверхности открытого теплоприемника, разгерметизация полости, в которой расположен второй теплоприемник, вследствие чего снижается точность измерения лучистой составляющей.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для раздельного определения конвективной и лучистой теплопередач 21, содержащее водоохлаждаемый корпус, в котором расположены два теплоприемника, имеющие покрытия с,различной степенью черноты и термопары.Воспринимаемое теплоприемниками тепло определяется по перепадам температуры воды, прошедшей через них, измеряемым дифференциальными термонар ами, При этом отношение коэффициентов черноты с,( /8, первоначально определенное в спецкамере и входящее в состав расчетной формулы, считается постоянным на весь период измерений. Недостаток указанного устройства заключается в том, что воздействие высокотемпературного факела с высокими значениями кинетической энергии на тепловослринимающие поверхности приводит к изменению состояния поверхности (загрязнению, окисление) и, соответственно, к изменению полных коэффициентов излучения и их отношения, что увеличивает погрешность измерения, а также к разрушению покрытий этих поверхностей, послеЗМстая энергия без потерь достигнеттивоположных поверхностей обоихтоводов, При этом поверхность светоа, покрытая ламповой сажей, коэффинт поглощения которойсС ;-1, будетеваться как от конвективнсй составщей суммарного теплового потока путеплопроводности, так и от лучистойгни. Воспринятый этим световодомловой поток будет равен 4+) аЗщ+р1 - т ц Бт. Ч.- ксэффициент теплопроводностилейкосапфира (ВтмК),ЯД - площадь сечения и длинасветовода (м и м),- температурарегистрируемая1термспарой (К),Г - время (ч).Поверхность же световода, покрытаятоотражательным слоем вольфрама,иднент которого равен) =0,85, буотражать 95% лучистой энергии иреваться при этом в основном за счетвективной составляющей теплового поаЯ. З =Я+И-д 1 а,= д Хт ж)ж,заГ 2 (Втч)По разности тепловых потоков, воспринятых обоими световодами,. можнойайти абсолютное значение лучистой составляющей Д=З 5 ЬО=О=9,+О,-цк-ОО-) =2рд:,) т(с)Й Г,Соткуда4 ЮПоскольку покрытые поверхности световодов находятся внутри устройства и 45 не подвергаются никаким воздействиям,кроме теплового, то коэффициент поглощения и отражения, а значит, и методическая погрешность, будут оставаться, в процессе измерений постоянными.В связи с тем, что тепловоспринимающая поверхность световода не претерпевает изменений от воздействия факела,устройство можно использовать многократно.55формула изобретенияУстройство для раздельного определения конвективной и лучистой теплоперечего использование устройства становит- луч ся невозможным. проЦелью изобретения является повышение све точности и надежности определения иско- вод мых параметров. .5Указанная цель достигается тем, что нагр каждый теплоприемник выполнен в виделяю световода, причем покрытия с различной тем степенью черноты нанесены на торцы энер световодов, противоположные тепловоспри-О тепнимаюцим, а горячие спаи термопар непосредственно контактируют с этими покрытиями.Тепло воспринимающие поверхности обо гдеих тепломеров находятся все время видентичных условиях и пропускают черезсебя равные части суммарной тепловойэнергии, разделение которой производитсяуже на противоположной тепловоспринимающей стороне (не подвергающейся воздейст-овию факела) путем отражения и поглощения лучистой составляющей теплопереда- свечи за счет нанесения светоотражающего козфф , слоя на поверхность одной из частейсветовода и поглощающего слоя на дру- наггой, конТакое выполнение устройства обеспе- токчивает повышение точности измерений имногократное его использование.На чертеже изображено предлагаемоеустройство.Устройство состоит из двух световодов Х и 2, разделенных между собой иот держателя 3 теплоизоляционнным материалом 4. На противоположную тепловоспринимающей поверхность одного изсветоводов нанесен тонкий зеркальныйслой 5 тугоплавкого металла (напримервольфрама), а другого - поглощающийслой ламповой сажи 6. К этим же (внутренним) поверхностям световодов примыкают пятачковые" термопары 7. держатель 3 с световодами размещен в водоохлаждаемом корпусе 8.При введении устройства в факел через тепловоспринимающие поверхностиобоих световодов вдоль их оптическойоси устремятся равные суммарные тепловые потоки, состоящие как из конвективной, так и лучистой составляющих тепло- передачи.Поскольку при небольших длинах (внашем случае 5-10 мм) коэффициентпропусканияТ- лучистой энергии лейкосапфирового световода практически равен Х (за исключением далекой инфракрасной области, мощность теплового потока в которой несоизмеримо мала), то711385 Составитель Г МухинаРедактор Л. Бибер Техред М. Келемеш Корректор Г, Решетняк,Заказ 8996/27 Тираж 713 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская набд. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,ю4 дач, содержащее водоохлаждаемый корпус, в котором расположены два тепло- приемника, имеющие покрытия с различной степенью черноты и термопары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности определения искомых параметров, каждый теплоприемник выполнен в виде световода, причем покрытия с различной степенью черноты нанесены на торцы световодов, противоположные тепловоспринимающим, а горячие спаи термопар непосредственно контактируют с этими покрытиями. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР345380, кл. 6 01 К 17/20, 1970. 2. Авторское свидетельство СССР 10201732, кл. (Ъ 01 К 17/08, 1965