Устройство для измерения лучистых тепловых потоков

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 8 У Союз СоветеиикСюциаэктмчвеиикРеепубее в 932295(5 )М. Кл,С 01 К 17/08 Ьеударетеааный кемктет СССР ее аелам кзебретеей к еткрытия(22) Авторы изобретения Южный ф илиал Всесоюзного теплотехническога маущаисследовательского института им. ф. 3. Дзержинского(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЛУЧИСТЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВИзобретение относится к измерительной технике и предназначено дляизмерения тепловых потоков в факелепламени или в высокотемпературныхгазах при исследовании процессов теплообмена в топочных устройствах.Известен ленточный тепломер Ймидта,использующий в качестве датчика измеряемого теплового потока вспомога"тельную стенку с известной теплопроводностью, выполненную в виде резиновой ленты, на обеих поверхностяхкоторой расположены батареи дифференциальных термопар1,),Недостатком известного устройстваявляется узкий диапазон его использования - в основном для измерения слабых тепловых потоков, например теплопотерь через изоляцию трубопроводов,обмуровку газоходов, Тепломер Шмидтане пригоден для измерения мощных тепловых потоков, так как по условияхтермостойкости он разрушается и выходит иэ, строя. Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измерениятеплового потока, содержащее корпусс установленным в нем теплоприемником, концентрично расположенные каналы для подвода и отвода теплоносителя и датчик температуры, размещенныйна верхнем торце теплоприемника, Унижнего торца теплоприемника расположена вторая термопара, .:Величина измеряемого тепловогопотока определяется по известному выражениюц = (Х/8)(т - , Вт/м, (1)гДе с 1 - плотностяь теплового потока, Вт/м;(с -т. ) - разность температур по толщине теплоприемника С;- толщина теплоприемника внаправлении падающего теплового потока, м 1 23,1 О 13 20 И 30 33 40 3 93Недостатком указанного устройства является высокая погрешность измере" ний, связанная с зависимостью коэффициента теплопроводноститепло" приемника от температурыа также.вызываемая конвективным теплообменом между измеряемой средой и теплоприемником, не защищенным от воздействия конвективной составляющей теплового потока. Кроме того, при различных значениях плотности теплового потока изменяется значение разности температур (1 - й) и в каждом интервале разности (С - й 2) приходит-, .ся вычислять значение коэффициента теплопроводности, а затем определять величину плотности измеряемого теплового потока. Это усложняет процесс определения искомой величины.Цель изобретения - повышение точности и упрощение .процесса измерений тепловых потоков.Указанная цель достигается тем, что теплоприемник выполнен.в виде заполненной расплавленным металлом емкости, снабженной крышкой из материала пропускающего лучистый тепловой поток, и расположенной в канале для подвода теплоносителя.Величина плотности теплового потока определяется тем же известным выражением (3). В качестве значения (С - Т) принята разность между показаниями датчика температуры, измеряющего значение температуры расплавленного теплоприемника (1 ) на поверхности, воспринимающей тепловой поток, и температурой теплоприемника на периферии (й 2), которая поддерживается равной температуре плавления ввиду расположения стакана с тепло- приемником в термостатированной зоне,образуемой охлаждающим теплоносителем. На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения лучистых тепловых потоковУстройство содержит корпус 1 с. размещенным в нем теплоприемником, выполненным в виде емкости 2, заполненной расплавленным металлом 3, емкость снабжена крышкой 4, изготовленной из материала, пропускающего лучистый тепловой поток; и являющейся экраном для Монвективных тепловых потоков. Теплоноситель поступает по каналу 5, а отводится по каналу 6. В днище емкости выполнено отверстие 7 2295 4 для установки датчИса 8 температуры. Емкость 2 расположена в канале 5, т.е. в термостатированной зоне образуемой поступающим теплоносителем.Оптимальные размеры устройства для измерителя лучистых тепловых потоков: диаметр корпуса 60 мм, диаметр и толщину теплоприемника выбирают из соотношенияд= 1 ьо, (2) где Д - толщина теплоприемника в направлении падающего тепловогопотока, м;О - диаметр теплоприемника, м,Устройство работает следующим образом.Охлаждающий теплоноситель поступает по каналу 5, а отводится по каналу 6 и образует по периферии емкости 2 термостатированную зону. Температуру и расход теплоносителя регулируют в соответствии с условием поддерживания металла в расплавленном состоянии. Устройство ориентируют в направлении падающего теплового потока. Лучистая составляющая теплового потока, проникая через крышку- экран 4, воздействует на расплавленный металл. В результате происходит рост его температуры, контролируемой датчиком 8, Поток тепла, поступающий к теплоприемнику, отводится охлаждающим теплоносителем. При этом температура теплоприемника со старо" ны теплового потока выше температуры его Нериферийной части, равной температуре плавления. Возникающая разность температур является функцией измеряемого теплового потока, который вычисляется по выше приведенному выражения (1).Применение в качестве теплоприемника размещенного в емкости металла в расплавленном состоянии, коэффициент теплопроводности которогоне зависит оттемпературы, .повышает точность измерения, так как исключается необходимость определения коэффициента теплопроводности в каждом диапазоне температур.Зкранирование теплоприемника со стороны теплового потока и размещение .емкости в термостатированной зоне снижают погрешность измерений,связанную с воздействием на тепло"приемник конвективной составляющейтеплового потока. Определение плотности теплового потока с использо5 93229 ванием выражения (1)заметно упрощается, так как коэффициент теплопроводности .(Ц, и толщина тепло- приемника (о) - величины постоян-.ные и не зависящие от температуры, з для определения разности (1,1 -) температура измеряетсядатчиком 8, а температУра С известна и равна температуре плавления металла тепло- приемника. Таким образом, при сравни О тельной простоте измерений, повышается их точность. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5 1. Геращенко О.А. Основы теплометрии. "Наукова думка",.Киев, 1971,с. 33-31,2. Теплотехнический справочник.Под ред. В.Н. Юренева и Л.Д. Лебе-що дева. Т. 2, М., нЭнергия", 1975,с. 260 рис. Ьформула изобретения Составитель Г, Мухинаа Техред М Рейвес Корректо едакт ере Тираж 883 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Рау.Устройство для измерения лучистых тепловых потоков, содержащее корпус с установленным в нем теплоприемником, концентрично расположенные каналы для подвода и отвода теплоносителя и датчик температуры, размещенныйна верхнем торце теплоприемника,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и упроще"ния процесса измерений, теплоприемниквыполнен в виде заполненной расплавленным металлом емкости, снабженнойкрышкой из материала, пропуакающеголучистый тепловой поток, и расположенной в канале для подвода теплоносителя,