Отсасывающий термометр

(54) (57) ОТСЛС 1 ВЛЮЩИ 11 ТЕРМОМЕТР, содержащий водоохлаждаемый корпус, расположенный в цем газоотводящий канал ц термометр, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения цепосредстгеццого контакта термометра с топочпьпш газами, рабочийконец галоотводящего канала выполнен в виде сообщающихся через общийколлектор двух патрубков, одинаковыхпо длине и внутреннему диаметру, сразличными термосопротивлециями цилиндрических стенок, при этом в стенке каждого патрубка в плоскости егопоперечного сечения и на разных расстояниях от его продольной оси размещены два термометра.(71) Среднеазиатский дилиал Всесоного научно-исследовательского интута газа в цародцом хозяйстве иподземного храпения цети, цефтепдуктов и сжцжеццых газов(56) Эстеркцц Р.И., Иссерлин Л.С.и Певзнер М.И. Гетоды теплотехцичких измерений и испытаний при сжинии газа. Л.; Недра, 1972, с. 93 Лицевег Ф. Измерение температурв технике. Справочник. М,: Г 1 еталлугия, 1980, с. 309, рис. 8,9. ю тирога 103,СУДЛРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТ 267174 А50 55 1 12671Изобретение относится к теплотехническим измерениям, а именно к средствам измерения температуры газовыхсред, образующихся при сгорании различных видов топлива в топочных камерах технических установок котлоагрегатов, промышленных печей и т.д.),Известен отсасывающий термометр,содержащий корпус с газоотводящимканалом, размещенную в нем термопа- Ору, окруженную системой экранов,Система экранов значительно снижаетпогрешность, вызванную лучистым теплообмецом горячего спая термопары сокружающей средой, Однако при измерении температуры запыленных газоных сред (продуктов сгорания твердого и жидкого топлива) измерительная часть термометра быстро зашлаконывается золисто-сажистыми частицами и становится неработоспособной, Кроме того, сама система экранов обладает низкой механическойпрочностью и в процессе эксплуатации часто выходит из строя под дейстнием неизбежных механических илитемпературных напряжений. Необходимость размещения термопары в высокотемпературном потоке химическиактивной отсасываемой топочной сре- ЗОды связана с применением термопариз благородных металлов (как правило платины и ее сплавов), что увеличивает стоимость отсасывающего экранированного термометра. 35 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является отсасывающий термометр, содержащий водоохлаждаемый корпус, расположенный в нем газоотводящий канал и тер мометр,В качестве термометра используется термопара, установленная в керамической трубке (газоотводящем канале) .45 Следует отметить, что собственная температура горячего спая термопары при заданных режимах (скорости отсоса газа, температуры стенки газоотводящего канала) и геометрических (диаметр газоотводящего канала) параметрах отсасывающего термометра с холодным экраном (охлаждаемым) характеризует лишь некоторую эффективную температуру сложного тепло- обмена газового потока с термопарой. Величина этой эффективной температуры неоднозначно связана со 74 2средцемассовой температурой газового потока н поперечном сечении газоотводящего канала, содержащем горячий спай термопары,Кроме того, н данном случае присутствует погрешность за счет теплопередачи от спая термопары излучением. Таким образом, измерения известным термометром производятся снедостаточной точностью,Целью изобретения является повышение точности измерений путем исключения непосредственного контактатермометра с топочными газами,Указанная цель достигается тем,что рабочий конец газоотводящегоканала выполнен н ниде сообщающихсячерез общий коллектор двух патрубков, одинаковых по длине и внутреннему диаметру, с различными термосопротивлециями цилиндрических стенок,при этом в стенке каждого патрубкав плоскости его поперечного сеченияи на разных расстояниях от его продольной оси размещены два термомет-"ра. На фиг, 1 схематически изображенпредлагаемый отсасынающий термометр,разрез; на фиг. 2 - разрез Л-А нафиг. 1Отсасынающий термометр содержитводоохлаждаемый корпус 1, в которомрасположен газоотводящий канал, рабочий конец которого, образован двумя одинаковыми по длине и внутреннему диаметру патрубками 3 иподключенными к общему коллектору 5,Внутренние стенки патрубков образованы из тонкостенных металлическихтрубок б и 7, а внешние - из слояизоляторов 8 и 9, в которых размеще-ны термометры 10-13 сопротивления,выполненные в ниде обмоток из меДной проволоки, Причем два термометра 10 и 12 сопротивления размещеныца внутренней поверхности изоляторов, а другие - 11 и 13 ближе к внешней поверхности изоляторов. Стенкипатрубкон выполнены с различными термосопротивлениями, т.е. либо из материала с различной теплопроводностью, либо с различной толщиной,Свободные концы термометров сопротинления через уплотнительную пробку14 выведены на клеммник 15. Подводохлаждающей воды осуществляется через трубки 16, подсоединенные к коллектору 17,3 ,1 2671Отсасывающий термометр работаетследующим образом,Коллектор 17 подключают к водопроводной сети и устанавливают такой расход воды, который обеспечивает уровень температур корпуса воо,время измерений не выше 50 С. Коллектор 5 соединяют с отсасывающим устройством (вакуумный насос, эжектори т,д,) и отсасынающий термометр 10вводят в исследуемый объем теплотехнической установки. В процессе измерений внутренняя поверхность цилиндрических стенок патрубков нагревается за счет радиационного теплообмена с топочным пространством, апри наличии отсоса топочной среды -за счет коннективного теплообмена с 1 и ч; - 1 пК" 1 п, -1 и,Т=Т+ (Т Яг 1 тхг 1 и х уч Я 1 Г, - 111 хх 7 25 через внутреннюю поверхность цилиндрических стенок патрубков. Приэтом появляется возможность отказаться от измерения численного значенияскорости отсоса топочных газов (достаточно обеспечить ее постоянство),расположить температурные преобразователи в относительна холодной массецилиндрических стенок патрубковбез непосредственного контакта сотсасынаемьг и топочными газами. высокотемпературным газовым потоком. где Р - радиус внутренней поверхности изоляторов 8 и 9, м; хА, х - радиусы термометров 1 О и 11сопротивления в цилиндрической стенке первого патрубка, м;у у - радиусы закладки термометров12 и 13 сопротивления в цилиндрической стенке второгопатрубка, м; 35 Тх ,Тх - температуры, измеряемые терхгмометрами 1 О и 11 сопротивления, при отсосе топочныхогазов, С;Ч:оТ ,Т - температуры, измеряемые 40"гтермометрами 10 и 11 сопротивления, без отсоса топочных газов, С;оТ ,Т - температуры, измеряемые термометрами 12 и 13 сопротивления при отсосе топочныхогазов, С;о % г - теплопроводность материалаизоляторов 8, 9, Вт/(м С),Существенное упрощение расчетной 50 формулы (1) может быть достигнуто в случае й, =Эг, х =у =Р хг=уг=Е,гф 1 2 Ао гч:о Используя обозначения.Т =Т Тхэ хгф Тх Т ф х Т 1 рд ф Тф Ттф Ту =Т из формулы (1 получим55Чо у.оТг"Т Т-Т,г(2) 7411 ри этом наружные поверхности изоляторов 8 и 9 охлаждаются проточнойводой, омывающей корпус 1. Для выбранной скорости отсоса топочных газон проводится измерение температурцилиндрических стенок патрубков спомощью термометров 1 Ог 13 сопротивления,Для введения поправок на лучистый теплообмеи между топочным пространством и внутренней поверхностьюцилиндрических стенок патрубков аналогичные измерения температур проводят при отсутствии отсоса топочныхгазов,Величина температуры (Т) газового потока, поступающего иа вход патрубков 3 и 4, вычисляется ио формуле ч: о,у.-о ) %2х (1- --- 7 1Тх Тх1Как видно из формулы (2), численное значение температуры топочных газов, поступающих иа вход патрубков 3 и 4, зависит в этом случае, только от величины температуры, измеряемой термометрами 10-13 сопротивления, с отсосом и без отсоса топочных газон).Равенство внутренних диаметров, но различное термосопротивление цилиндрических стенок патрубков позволяют исключить из расчетных уравнений отсасынающего термометра коэффициент коннективной теплоотдачи между газовым потоком и внутренней поверхностью этих цилиндрических стенок, а процесс измерения температур газового потока свести к расчету локальных плотностей тепловых потоков Расположение температурных преобразователей нне активной зопы газового потока позволяет резко повысить точность измерений, надежность174Ф значению, что позволяет при меньших скоростях отсоса топочной среды достичь необходимой плотности конвективных тепловых потоков через внутреннюю поверхность цилиндрических стенок патрубков. ф 7 Фиг,2Составитель Г.МаксягинРедактор Ю,Середа Техред А,Кравчук Корректор С.йекмар Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Заказ 575235 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,ул, Проектная, 4 5 1267 работы. и срок службы в условиях агрессивных высокотемпературных газовых сред.Расположение температурных преобразователей вблизи плоскости входного торца патрубков (не далее одного диаметра патрубка) позволяет све" сти к минимуму влияние на результаты измерений догорания топочной среды и непостоянства коэффициента конвек тивной теплоотдачи на входном участке патрубков. При этом величина коэффициента конвективной теплоотдачи между газовым потоком и внутренней поверхностью цилиндрических стенок 15 приближается к своему максимальному Кроме того, относительно низкая температура массы цилиндрических стенок патрубков позволяет заменить температурные преобразователи из благородных металлов медными термометрами сопротивления, что снижает стоимость отсасывающего термометра в 15- 20 раз по сравнению с существующими отсасывающими термометрами.