Способ определения температуры и устройство для его осуществления

, и ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВИ ЕТЕПЬСТ А ВТОРСК ск итех инаИ,В,БоловиЛ тин,.Станельство 1/22, ии 11/22,публик. В19 3,ения = ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Авторское свидетВ 679819, кл С 01 К 1Патент Великобритан1318258, кл. С 01 К Патент Великобритании В 121592 кл.О 01 К 11/28, опублик, 1970, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУ 111 ЕСТВЛЕНИЯ (57 Изобретение относится к термометрии, м.б. использовано для воспроизведения термодинамической температурной шкалы и позволяет повысить точность измерений. Два критическихУсопла 3 и 4 устанавливаются на объекте, температура которого контролирует ся, или в термостате 5 при градуировке прибора. Источником 1 газа обеспечивается уровень давления, достаточный для установления критического режима истечения газа на выходных срезах сопел 3 и 4 . Вытекая из сопла3, газ попадает через теплообменник8 и коммутатор 10 в промежуточныйобъем - цилиндр 6, в котором устанавливается ламинарный докритический поток газа. Затем газ проходит коммутатор 10, теплообменник 9 и направляется на вход сопла 4, из которого истекает в утилизатор 11, Определяя среднюю скорость движения газа в цилиндрекоторая зависит с точностью до константы прибора только от температурыторможения газа внутри сопел, искомуютемпературу рассчитывают по формуле.Среднюю скорость потока газа измеряют с помощью поршня 7, движущегосявместе с газом в цилиндре б, регистрируя измерителем 14 время прохождпоршнем 7 измерительного участка определенной длины между фотостартом 12 ифотофинишем 13, 2 с. и 1 з.п. ф-лы,1 ил,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля определения температуры различныхсред и объектов народного хозяйства,а также для воспроизведения термоди-.намической температурной шкалы,Целью изобретения является повышение точности определения температуры.На чертеже приведена структурнаясхема устройства для осуществления,предложенного способа.В устройстве источник 1 сжатогогаза пневматически подключен к блоку2, состоящему иэ двух критических со пел - входного 3 и выходного 4, который размещен в исследуемой среде (объекте) 5, например в термостате. Междусоплами 3 и 4 включен измерительсредней скорости движения газа, состоящий из цилиндропоршневой пары 6,7,вход и выход которой газовой магистралью сообщаются с соплами 3 и 4 через теплообменники 8 и 9, осуществляющими температурную развязку. Устройство снабжено также двухпозиционнымпятилинейным пневматическим распределителем-коммутатором 10, предназначенным для реверса направления движения поршня 7 в цилиндре 6 в целях 30обеспечения непрерывности процесса измерения. Со стороны среза выходногосопла 4 подключен утилизатор 11 дляотработавшего газа, В состав измерителя скорости входит также фотостарт12 и фотофиниш 13, конструктивно размещенные на цилиндре 6 и электрически подключенные к измерителю 14 интервалов времени, например частотомеРУ40Цилиндр 6 может быть выполнен изкварцевого стекла, а поршень - изэбонита. Величина зазора между стенками цилиндра 6 и поршня 7 не должнасущественно превышать величину порядка 0,06 мм. Ось цилиндропоршневойпары наклонена к плоскости горизонта под углом около 23оСпособ осуществляется следующимобразом.50Источником газа 1 обеспечиваетсяуровень входного давления, достаточный для установления критического режима истечения газа на выходных срезах обоих сопел 3 и 4, Аналитическоевыражение аэродинамического условиявозникновения критического режима истечения газа одновременно на соплах3 и 4 имеет видРф - "ф с (сР)РВХ 1 где о= 1+0,94---ЮМ 1) з фоР - давление газа внутри входВх 1ного сопла 3;Р - давление газа на выходеВыхвыходного сопла 4;- показатель адиабаты,Мо - число МахаИ - число Рейнольдса.Константа сс" характеризует экстремальное значение отношений давлений на входе и выходе сопел, ниже которого массовый расход газа перестает зависеть от давления на выходе (противодавления) . Оптимальным условием возникновения критического режима истечения газа из сопел 3 и 4 при минимальном уровне исходного давления газа в источнике 1 является соотношение площадей среза сопел, которое должно быть обратно пропорционально константе критического отношения давлений для используемого га- за РРвыл йгде Г Р - площади срезов соответфственно сопел 3 и 4.Таким образом, на срезах сопел 3 и 4 устанавливается критическая (звуковая) скорость а газа, которая зависит только от температуры внутри сопла (температуры торможения) 21 с а = -- -КТ кР к + 1(3) где к - газовая постоянная;Т - температура торможения внутри сопелВ этом режиме истечения газа любые 1 пневматические возмущения вне сопла распространяются в газовой среде не быстрее звуковой скорости и поэтому не могут повлиять на режим течения внутри сопла. Одновременно имеет место ступенчатое изменение параметров газового состояния по направлению от источника 1 до выхода, осуществляемое адиабатически,Истекая из сопла 3, газ попадает через теплообменник 8 и коммутатор 10 на один из входов цилиндра 6 и3 1413447вовлекает в движение поршень 7. Газ, ра Т исследуемой среды или объектахнаходящийся за поршнем 7, выходит че- будет определяться по формуле рез противоположный конец цилиндра6 и,проходя коммутатор 10 и теплообт=т (6) менник 9, попадает снова в блок 2 на)( входсопла 4, изкоторогопоток газа ФоРмУла из обр ет ения направляется в утилизатор 11. Скорость 1. Способ определения температуры поршня 7, равная средней скорости ла- заключающийся в формировании докриминарного потока газа Ч, меньше кри тического потока газа, о т л и ч а ютической скорости ар во столько раз, щ и й с я тем, что, с целью повышево сколько поперечное сечение цилинд- ния точности, докритический поток гара 6 больше площади среза сопла 3, за формируют ламинарным в промежуточт.е. ном объеме между двумя критическимисоплами, которые размещают в иссле(4)дуемой среде и соотношение площадейсрезов которых выбирают обратнопропорциональным константе критичес-,кого отношения давлений для используемого газа, измеряют среднюю скоростьустановившегося ламинарного потокагаза, а температуру Тф исследуемойхсреды определяют по формулеТ=Ь Ч 2Х о 2 фУ %+1)где Ь= аппаратурнаяконстанта;Я - площадь поперечного сечения ла 4 РЧ = аЪ кр ,ц Д 2 фй где с 1 ч - диаметр цилиндра 6,Таким образом, измеряя среднюю скорость Ч установившегося ламинарного движения газа в промежуточном объеме между двумя критическими соплами (цилиндре 6), зависящую с точностью до константы прибора только 25 от температуры торможения газа внутри сопел, можно с учетом выражений (3) и (4) определить и искомую температуру исследуемой среды или объекта по формуле минарного потокагаза в промежуточном объеме, Р - площадь срезавходного критического сопла; К - газовая постоянКа (1+К) х 32 Р 1 с К(5) 50 Конструкция измерителя скорости газа поршневого типа позволяет с высо 35 кой точностью определить скорость ламннарного потока газа по регистрируемому измерителем 14 интервалу времени в прохождения поршнем 7 определенной длины .1 измерительного участка цилиндра 6, равную расстоянию между фотостартом 12 и фотофинишем 13. Подбором наклона оси цилиндра 6 к плоскости горизонта уравновешивается сила трения поршня .7 его массой. В этом случае на поршне не возникает перепада давления и он движется вместе с газовым потоком.Для определения константы прибора может быть проведена его калибровка.Для этого блок 2 сопел 3 и 4 помещают в термостат с известной температурой Т, равной, например, температуре ефтройной точки воды, и измеряют интервал времени , прохождения поршнем 7 измерительного участка между фотостар. том 12 и фотофинишем 13 в цилиндре 6. С учетом этого искомая температуная;.1 - показатель адиабаты;дняя скоростьламинарного потока газа,12. Устройство для определения температуры, содержащее источник газа,два последовательно включенных соплаи газовую соединительную магистраль,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности, в неговведены двухпозиционный пневматичес-кий распределитель-коммутатор, измеритель средней скорости газа поршневого типа, а сопла выполнены критическими с различными площадями среза, при этом источник газа соединен свходом сопла с меньшей площадью среза, а измеритель средней скоростипоршневого типа соединен газовой магистралью через двухпозйционный пневматический распределитель-коммутатор14 1344 7 па содер.ит цилиндгоноршневую пару, блоки фотостарта и фотофиниша поршня, установленные на цилиндре и поцключенные к измерителю интервалов времени, при этом поршень установлен в цилиндре с зазором, а ось цилиндропоршневой пары наклонена относительно плоскости горизонта. с выходом соила с меньшай плошадьюсреза и входом другого сопла с большей площадью среза, выход которогосоединен с.атмосферой. 3, Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что измерительсредней скорости газа поршневого тиСоставитель В.ГолубевРедактор М,Келемеш Техред М.Ходанич Корректор В.Романенко Заказ 3772/43 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4