Способ определения теплового потока

, 14531 01 ИТЕТ РЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 НПРИ ГКНТ СССР ОБРЕТЕНИ САН(57) Изобретвым измерениизмерения не я к теплоние относитсм, а именно ктационарных в пособамвремен ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Красноярский политехнический институт(56) Хаяси М., Сакуран А., Асс К., Асс С. Изготовление опытных образцов многослойного тонкопленочного датчика теплопередачи,- Касюдайчаку кочаку сюхо. Япония, 1982, т. 55, У 1, с. 63-69.Бакум Б.И., Новиков Л.В., Яхлаков. Ю.В Преобразователь теплового потока. - Измерительная техника, 1968 У 3, с. 18-19. ОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО и многомерных в пространстве потоковтепла. Цель изобретения - повышениеточности измерения двухмерных нестационарных потоков тепла, При измерении составляющих (продольной и поперечной) теплового потока в каждыйфиксированный момент времени регистрируют электрическое сопротивлениетермореэисторов, Терморезисторы расположены с заранее рассчитанной топологией в теле датчика теплового потока и с однозначно соответствующимизначениями температур на тех линияхпересечения продольных и поперечныхповерхностей, вдоль которых размещены терморезисторы. После чего определяют составляющие теплового потокапо известным уравнениям. Пространственные координаты расположения тер- М Фморезисторов определяют по математическим зависимостям, а параметры теплового потока - по известным уравне- Дниям. 1 ил.. ы(х ,у ) Р(х;,у ) Р(х;,у .)ф 3 " х 3 "1 1, если и = 1 с 1 Изобретение относится к области тепловых измерений и может быть использовано для изучения нестационарного теплопереноса и многомерных тем пературных полей.Цель изобретения - повьппение точности измерения двухмерных нестационарных тепловых потоков.На чертеже схематически изображена 10 схема реализации способа.Для измерения двухмерного теплово" го потока чувствительный элемент 1 составляют из 12 терморезисторов, каждый из которых размещают вдоль ли ний пересечения трех продольных поверхностей 2 с четырьмя поперечными поверхностями 3. Тепловой поток измеряют в виде двух составляющих (продольных или поперечных) на линии пе ресечения продольной 5 и поперечной и, 1 - целые величины, принимающие значение от 1 до И;И1 Л - количество используемыхфункций Р (х,у),= х и = у, если измеряютсясоответственно поперечная и продольная составляющие теплового потока;х и у - соответственно поперечная и продольная коор-,динаты,.1 и- порядковые номера расположения соответственнопоперечноЙ и продольнои 40поверхностей в подложкедатчика теплового потока,х у - значения соответственноопоперечноЙ и продольнОЙ 45Координат линии, на которой измеряется тепловой поток;х;, у. " значения координат соответственно продольной ипоперечной поверхностейс порядковыми номерамии 3Операции согласно способа проводятся в следующей последовательности.Располагают датчик теплового потока в зоне измерения. Измеряют поперечную и продольную составляющиедвухмерного нестационарного теплового 6 поверхностей. Величины электрических сопротивлений К выбирают в соответствии с выражением К; = 1 С;11 Кд,где Ко - постоянная величийа, одина"ковая для всех терморезисторов, С;коэффициент, определяемый из выражения 8С= Оэ(х у ) ) Р(х. у ) ь фугасР(хф 0)1 1 ф 311:где а(х,у) - весовая функция, удовлетворяющая условиюы(х,у)О при х сх ( хиу (у( уТ, Л - количество йоверхностейсоответственно продольных и поперечных,Р(х,у) - последовательность функций, удовлетворяющихусловию потока, проходящего через датчик.При изменении поперечной составляющей(продольная измеряется аналогично),которая для данного примера осуществляется на линии пересечения продольной поверхности 5 с поперечной цоверхностью 6, в каждый момент фиксированного времени регистрируют электрические сопротивления терморезисторов 4, однозначно соответствующихзначениям температур на тех линияхпересечения продольных 2 и поперечных 3 поверхностях, вдоль которыхразмещены терморезисторы 4, Определяют разность электрических сопротивлений, а затем тепловой поток, вчастности его поперечной составляющей сх из выражения ЗТР 1Ц = - - -(К, - К,) +,1 х грь хэ где 1 - коэффициент теплопроводностиматериала датчика тепловогопотока (подложки); ЗТ/ Зу- производная, представляющаясобой наклон градуировочнойхарактеристики терморезисторов Т = Т; у - удельноесопротивление материала подложки, зависящее от температуры Т;1453193 с целью повышения точности измерениядвухмерных нестационарных тепловыхпотоков, терморезисторы располагаютвдоль линий пересечения продольныхповерхностей с непересекающимися между собой поперечными поверхностямии соединяют их в электрические цепитак, чтобы в одной были терморезнсто ры, размещенные вдоль линий пересечения продольных и поперечных поверх"ностей с такими порядковыми номерами,для которых коэффициент С положителен, а в другую - отрицателен, при 15 этом электрические сопротивления терморезисторов при одинаковой температуре выбирают так, чтобы их отношение электрического сопротивления термореэистора Р.; к абсолютной величине 20 коэффициента С было одинаковым длявсех терморезисторов, а величины коэффициентов С, , определяемых по фор- муле 25 С у(х 1 у где ы(х,у) 30 1, 3 Рп(хну) 35 О, еслип с,1 ЭЕ ы(х;,у ) Р(х,у ) Р(х,у ) 1= 1-.1, еслип=с; и, 1 с датчика теплового потока,х, у - значения соответственнопоперечной и продольнойкоординат линии, на которой измеряется тепловой поток;50х . у - значения координат соотаветственно продольной ипоперечной поверхностейс порядковыми номерами1 и 3 фпосле чего определяют составляющие 55.теплового потока по известным соотноБ,1 1=хи хи у и 3. шениям. Ь = К /у(Т) - константа, зависящая от температуры среды Т .и отношения К к удельномуэлектрическому сопротивлению материала датчика теплового потока,г - погрешность численного дифференцирования функцииЯТ(х,у,Г)3 по х Т(х,у 3) и Р = р Т(х;,у;, г) .Погрешности численного дифференцирования т и гуменьшаются с ростом 1 и Л Поэтому, увеличивая число продольных и поперечных поверхностей, в которых располагают терморезисторы, можно повышать точность измерения двумерных нестационарных потоков тепла. Преимущество способа проявляется тогда, когда необходимо измерять не- стационарный тепловой поток, пронизывающий различные по конфигурации продольные и поперечные поверхности исследуемых объектов. формула изобрет,ения Способ определения теплового потока, основанный на топологическом размещении терморезисторов в слоях материалов и соединении их последовательно в две электрические цепи, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, - целые величины, принимающие значение от 1 до Н; - количество используемыхфункций Р (х,у);= у, если измеряется соответственно поперечная или продольная составляющие теплового потока, - соответственно поперечная и продольная координаты;- порядковые номера расположения соответственно поперечной и продольной поверхностей в подложке)Р (х у ) ЙХ АХ 1й1весовая функция, удов летворяющая условию 63(х,у)О при х,( х ( х и уу уколичество поверхностей соответственно продольных и поперечных;последовательность функций, удовлетворяющих условию1453193Составитель А.Глушко Редактор М.Бланар Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова Заказ 7272/35 Тираж 573 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям. при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская.наб. д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,