Энтальпиеметр высокотемпературныхгазовых потоков

О П И С А Н И Е рг 1828048ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. Клб 01 Я 25/20 с присоединением заявкиГосударстаеннын комитет СССР ло делам изобретений н открытийетнчей кии эн овског 54) ЭНТАЛЪПИЕМЕТР ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВп а Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения энтальпии высокотемпературных газообразных сред.Известно устройство для измерения эн тальпии высокотемпературных газовых потоков,11, представляющее собой газоотборную трубку (внутренняя трубка) с рубашкой охлаждения (наружная трубка) и с разделительной трубкой внутри рубашки 10 охлаждения. Все трубки концентричны, на входе и выходе хладагента установлена дифференциальная термопара. Измеряют количество тепла, поступающего в устройство в режимах без отбора и при отборе 15 газа с известным расходом и составляют уравнения теплового баланса обоих режимов, из которых определяют количество тепла, отданного отбираемым газом, т. е. его энтальпию. 20Известно также устройство для измерения энтальпии высокотемпературных газовых потоков, представляющее собой газоотборник, причем между внутренней (газо- отборной) трубкой и наружной расположе ны две концентрические трубки, по кольцевому зазору между которыми подводят хладагент к головке газозаборника 21. Отводят хладагент вдоль внутренней и наружной трубок. Дифференциальная термо ара установгента,Измерения производят так же, как и аналогом, т. е. составляют уравнения теплового баланса для режимов с отбором газа и без отбора, из которых определяют количество тепла, отданного отбираемым газом, т, е. его энтальпию.Недостатком этих устройств является то, что топология потока, обтекающего газозаборное устройство, различна в районе газозаборного отверстия при отборе газа и без отбора, в результате чего различен и внешний тепловой поток в устройство от обтекающего его газа. Поэтому уравнения баланса и определяемая из них энтальпия газа содержат обязательную (методическую) ошибку.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет того, что весь тепловой поток от отбираемого газа и только он один передается калориметрируемому хлад- агенту. Это позволяет ликвидировать методическую ошибку и тем самым повысить точность измерения.Поставленная цель достигается тем, что внутренняя и наружная трубки скреплены между собой, образуя конус с острием, направленным навстречу газовому потоку, причем к острию прикреплена кольцевая10 перегородка, расположенная между разделительными трубками, выполненными теп лоизоляционными, а спаи термопары раз. мещены на концах внутренней разделительной трубки.На чертеже дана схема устройства эн. тальпиеметра.Зонд состоит из наружной и внутренней концентрических трубок 1 и 2, которые в головной части зонда имеют конические участки, соединяющиеся (сваркой или пай. кой) между собой и с кольцевой перегород. кой 3, образуя острие, направленное навстречу газовому потоку. Свободный торец кольцевой перегородки расположен между концентрическими разделительными труб. ками 4 и 5 из материала с низкой теплопро. водностью. На внутренней разделительной трубке 5 расположена дифференциальная термопара с холодными и горячими спаями б и 7, выступающими в поток хладагента вблизи торцов трубки. Термоэлектрод ные провода 8 выводятся через патрубок 9, через него же осуществляется ввод хлад агента. Выводится хладагент двумя потоками: через патрубок 10 и трубку 11, которая соединяется с трубкой 5 и является рубашкой охлаждения внутренней трубки 2.,В трубку 2 вводят термопару, спаи 12 которой устанавливают в одном поперечном се чении со спаем 7.Работает устройство следующим, образом.Поток, набегающий на головную часть зонда, разделяют на отбираемый в зонд по внутренней трубке 2 и на обтекающий зонд снаружи. В точках на поверхности зонда, в которых происходит разделение линий тока (такие точки и линии тока называют критическими), существует только нормальная к поверхности составляющая скорости, скорость вдоль поверхности равна нулю. Такие точки образуют на поверхности головки зонда окружность, к которой набегающий поток подходит перпендикулярно поверхности. С ростом расхода отбираемого газа этакритическая окружность увеличивается в диаметре, т. е. перемеща. ется по конической поверхности. Б точке излома поверхностей нормаль к поверхности резко меняет свое направление. После того, как критическая окружность, перемещаясь по внутреннему конусу, совпадает с окружностью острия, при дальнейшем увеличении расхода разделительные линии тока (критические) будут менять свое направление от нормального к внутреннему конусу до нормального к наружному конусу. В этом диапазоне расходов критическая окружность будет совпадать с острием и только после того, как критические линии 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тока станут нормальны к наружному конусу, критическая окружность продолжит свое перемещение.Установкой кольцевой перегородки 3 охлаждение головки зонда организуют так, что граница поверхностей, охлаждаемых разделенными потоками хладагента, проходит по острию, Таким образом, когда линия растекания газового потока удерживается на острие, весь тепловой поток от отбираемого газа и только он передается части хладагента, отводимой для калориметрирования, т. е. устраняется методическая ошибка составления теплового баланса, из которого определяется энтальпия отбираемого газа. Г 1 ри смещении критической окружности относительно окружности раздела потоков хладагента или не все тепло от отбираемого газа попадает в него калориметрируемый поток хладагента или в него попадает дополнительное тепло от обтекающего зонда газа. И то и это ведет к ошибке измерения.Устройство позволяет избежать методической ошибки, которая может доходить до 20 /о Формула изобретения Энтальпиеметр высокотемпературных газовых потоков, содержащий внутреннюю и наружную концентрические трубки, между которыми расположены концентрические разделительные трубки, и дифференциальную термопару, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, внутренняя и наружная концентрические трубки скреплены между собой, образуя конус с острием, направленным навстречу газовому потоку, причем к острию прикреплена кольцевая перегородка, расположенная между разделительными трубками, выполненными теплоизоляционными, а спаи термопары размещены на концах внутренней разделительной трубки. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Ьо 459714 кл. 6 01 К 25/20, 1973.2. В. П, Мотулевич, В. И. Гудков, А. С. Сергеев, К. И, Чакалев. Теоретические основы и вопросы точности контактных методов измерения высокоэнтальпийнлых газовых потоков, в сб, Тезисы докладов 7 Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы, с. 132, Институт теплофизики СО АН СССР Новосибирск, 1972 (прототип),Тираж 915 ПодписноеСССР по делам изобретений и открытийРаушская наб., д. 4/5