Способ измерения температуры

ОПИСАпИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскнк Соцналистическнв Республик-.в 35197/18(51)М. Кл с присоединением заявки Йо 6 01 К 13/02 Государственный комите.СССР ио делам изобретений и открытийа опубликования описания 15,07,(71) Заявитель . 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ и ы 30 эИзобретение относится к термомет-рии и может быть использовано преимущественно при измерении температуры гиперэвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотнос 5ти (давления порядка 0,01-0,1 атм),Известен способ измерения температуры высокотемпературного газовогопотока посредством отбора порции газа 1 Оохлажденным зондом, измерение температуры охлажденной порции газа и перепада температур охлаждения Г 1 .Недостатком известного способа является низкая точность измерения,особенно при определении текпературы газового потока понйженной плотности вследствие ограниченной чувствитеЗтьности зонда и его низкого быст.родействия,наиболее близким потехнической 20сущйости и достигаемому результатук описываемому способу является способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков высокотемпературного газа пониженной плотности путем перемещения зонда в потоке газа, измерения нагрева калоримет.ра зонда, температуры и расхода охлажденной порции газа и вычисленияпо результатам измерения температур газа. В известном способе измеряют зависимость электрического сопротивления калориметра от температуры с одновременным измерением расхода газа через зонд. Искомая температура определяется из уравнения теплового баланса, записанного дляусловия теп лообмена между калориметром .зонда и струйкой горячего газа, забираемого зондом иэ потока 21,Однако известный способ характеризуется низкой точностью измерения обусловленной тем, что не учитываются тепловые потери от калориметра на стенки корпуса и поэтому известный способ имеет недопустимо большие погрешности при измерении распределения температуры в газовых потоках с большим поперечным сечением, когда время измерения может составлять несколь. ко секунд и более и когда нельзя пренебречь погрешностью измерения, вызванной перетоками тепла между .кало-. риметром зонда и его корпусом.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери.Для достижения поставленной цели редварительно нагревают калориметр онда до максимальной рабочей температуры, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра и внутренней стенки корпуса и по результатам измерений вычисляют зависимость тепловых потерь от разности температур между калориметром и внутренней стенкой корпуса зонда.Для осуществления описываемогоспособа может быть использован высокотемпературный зонд, конструкция кото рого показана на чертеже.Зонд содержит охлаждаемый корпус 1, к которому подсоединены трубки 2 и 3 для подвода и отвода охлаждающей жидкости, термопару 4, зачеканенную во внутренюю стенку корпуса, колориметр 5, представляющий собой медную трубку с термоэлектродами 6, который закреплен внутри корпуса с помощью теплоизоляционных шайб 7, термопару, .8, закрепленную в корпусе на выходе из калориметра с помощью шайбы 9. Накладная гайка 10 с уплотнительной прокладкой 11 обеспечивает соединение с корпусом зонда трубки 12, пред. назначенной для подачи газа в рас-.ходомерное устройство.Между корпусом 1, который предназначен для защиты калориметра от.теплового воздействия горячего потока, омывающего зонд извне, и калориметром 5 имеется теплоизоляционная воздущная прослойка,.при этом герметизация в местах крепления калориметра с корпусом осуществляется с помощью клея БФ"2. Заостренная передняя кромка калориметра служит для уменьшения,притока тепла к торцу калориметра. Благодаря наличию накидной гайки10 конструкция зонда является разборной, что создает удобства в его эксплуатации,В процессе измерения порция горячего газа, отсасываемого из потока,проходит через канал цилиндрическогокалориметра, выполненного из меди. При этом большая часть тепла передает ся от газа к калориметру. Температура калориметра 5 измеряется с помощьютермопары, термоэлентроды 6, которой зачеканены в стенку калориметра в его центральном поперечном сечении Одновременно измеряется температура внутренней стенки корпуса с помощью термопары 4, а температура охлажденной порции газа на выходе из калбриметра измеряется с помощью термоцары 3. Охлажденный в калориметре зоца газ поступает в расходомерное усГрбйство. Результаты показаний термопар 6,4 и 8 в зонде регистрируются на ленте шлейфового осциллографа,Величина энтальпии газового потока определяется из уравнения теплового баланса зондаьь+5 Ср д 1 ".о" где по - удельная энтальпия невозмущенного потока газа;СК - удельная теплоемкость материала калориметра;щк - масса калориметра;средняя интегральная температура калориметра;в- - расход газа через зонд;тепло, теряемое калориметром зонда в единицу времени и определяемое с помощьюградуировочного графика поправок;Ср - удельная теплоемкость охлаж"денной порции газа;Т - температура охлажденной пор-.15. ции газа.Переход от значений энтальпиик значениям некоторой температурытермосжатия То осуществляется с использованием таблиц термодинамичесщ ких функций воздуха.В лабораторных условиях нагревают калориметр зонда до температуры,которую он обычно принимает в процессе эксплуатации. После прекращениянагрева записывается на ленте осциллографа .температура остывающего калориметра вместе с температурой внутренней стенки теплозащитного корпуса.С помощью этих данных строится график зависимости 0 =(0, в") =1( с- с) ЗО где- температура. внутренней стенки коРпУса. Зависимость 0=1( ск- тст)и является поправочным графиком натепловые потери калориметра.Применение описываемого способа 35 при измерении поля температур высокотемпературных (Т= 2000-3000 К) гиперзвуковых газовых потоков диаметром 300 мм показало, в этих условияхпоправка на тепловые потери калорищ метра зонда достигает 30 от общегоколичества тепла, аккумулируемого.калориметром.Введение поправки в соответстВии с описываемым способомпозволяет снизить погрешность измерения температуры до 2,5.45формула изобретения Способ измерения температуры преимущественно гиперзвуковых потоков р высокотемпературного газа пониженнойплотности путем перемещения зонда в потоке газа, измерения темпа нагрева калориметра зонда, температуры и расхода охлаждающей порции газа и вы-.числения.по результатам измерения температуры газа, о т л и ча ю - щ и й.с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет введения поправки на тепловые потери, пред- варительно нагревают калориматр зон да до максимальной рабочей температуры, после прекращения нагрева регистрируют изменение температур калориметра.и внутренней стенки корпуса зонда и по результатам измерений 65 вычисляют зависимость тепловых по847075 ВкаУ ВюхпсР РюРи Составитель ВКопаев Парфенова Техред Т,Маточка Корректор Л.ИвРедакто Заказ 5468/64 Тираж 907 ВНИИПИ ГосударствЕнного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва,. Ж"35, Раушская наодписнСР 4/5 П фПатент",г. Ужгород, ул, Прое лиал 4 терь от разности температур междукалориметром и внутренней стенкойкорпуса зонда.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР9 224855, кл, 6 01 К 13/02, 1966..2; Чпзза 1 о Р,А;, А Еаза астапа 1 п 1 айцге еппоеру ргоЬе АААААР 68-393,1968 прототип).