Модель абсолютно черного тела

(55 С 01 ) 5/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПи ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР мЛИЮЗВ 3л Ч:-Л ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О Ь) М(%6) Драгун В Л и др Особенности использования тепловы труб для "оздэнияизотермичг)ых излучэтелеи типа АЧТ . Бсб.; Проблемы тепл.)- и мэссообменэ86. Под ред, Солоухинэ Р И Минск. ИТМО АН БССР 1986. с,97Куинн Т. Температура М . Мир., 1985, с.148.(54) МОДЕЛЬ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГОТЕЛА Изобретение относится к измерительной технике, г частности к пирометрии, и может быть использовано в кэ)естве эталонного источника излучения для метрологического обеспечения при абсолютной калибровке термоиэглерительной аппаратурыЦелью изобретения является повышение точности грэдуировки.1 э фиг.1 показана конструкция модели эб:олготно черного 1 елэ; нэ фиг,2 - разрез А-А нэ фиг.1,Конструкция модели состоит из внешнего цилиндрэ 1, нэ поверхности которого рэзмещены нэгренэгель 2 и холодильник 3, внутренних излучающих полостей 4 и 5, имеющих полусферические торцы 6 и 7 соответственно, поверхность коэксиэльной(57) Изобретение относи)ся к измерительной техике, в частности, пирометрии, и мо. жет быть испольэовэно для абсолютной тэриронки термоиэмерительныхрпборон Цел. изобретения - повышение точности грэдуировки. Цель достигается тем, что в модели АЧТ содержащей гермегичный ци линдрический коэксинльный корпус с рэс. положенным между его стенками слоем с кэпиллярг)ой структурой э также на;рена- тель и холодильник, внутренняя . Те)г, вьполненэ в ниде двух цилиндрических полосгей, глухие полусферические торцы которых обращены один к другому нь)пуклы ми сторонами На рабочие поверхности излучающих полостей нэг)есен методом плазменного напыления поверхностно-оксидировэнный порисгый слой из меди толщиной 100 - 300 мкм Модель размещена в герметичном кожухе. 2 з,п.ф.лы, 2 ил полости покрытэ кэпиллярной с-рук) урой 8, насыщенной жидкостью 9.Дополнительными элементэми конструкции являются кэпиллярно-пористое оксидировэнное покрытие 10, э также электрический гермети н .,)й ввод 11 и шту цер 12 вэкуумировэния н герметичном кожухе 13,Модель абсолютно черного тела (АЧТ) рэботэет следующим обрээом,При подводе тепловой энергии от нэгревэтеля 2 через стенку цилиндра 1 жидкая фаза теплоносителя 9 испаряется иэ прилегающей кэпилляоной структуры 8. пэр переносится в холодную противоположнук часть коэксиэльного ээзорэ и тэм конденсируется нэ кэпиллярную структуру 8, отдавая скрытую теплоту пэрообрэзовгния черезстенку цилиндра 1 к холодильнику 3, Образовавшийся конденсат по капиллярной структуре 8 возвращается к нагревателю 2,Эффект поршнеобраэного кипения в рассматриваемой модели АЧТ устраняется за счет того, что основная доля теплоносителя находится в порах структуры (за исключением небольшого избытка),Внутренняя поверхность зазора между торцами полостей, содержащего теплоноситель в двухфазном состоянии, выполнена таким образом, что между полусферами и капиллярной структурой имеется кольцевая сужающаяся клиновидная полость, обладающая свойством жидкостной ловушки, Она работает следующим образом; при изменении рабочей температуры изменяется плотность пара, а значит и масса теплоносителя, содержащегося в нем, что может привести к избытку жидкой фазы теплоносителя, Учитывая, что в полости имеется капиллярная структура, полностью насыщенная теплоносителем, образовавшийся избыток будет скапливаться в месте, обладающем повышенной кривизной, то есть в зазоре кольцевой полости между капиллярной структурой и выпуклой частью полусферической полости,Капиллярно-пористая структура выполнена в виде цилиндра (например, в виде спеченных медных шариков или в виде саржевой сетки), закрепленного на внешней поверхности излучающей полости (то есть внутри коаксиальной полости) и разделяющего всю полость с двухфазным теплоносителем на две сообщающиеся между собой через поровую структуру капиллярного материала.В конструкции модели абсолютно черного тела излучающая полость покрыта тонким слоем пористого медного оксидированного материала. Любое покрытие поверхностей приводит к снижению коэффициента теплопередачи, а значит и к увеличению неиэотермичности внешней поверхности покрытия, поэтому необходимо обеспечить его минимал ьную тол щи ну, Гарантированно-пористой покрытой поверхностью является слой с толгциной не менее 5-10 калибров (диаметров дисперсных частиц). Наиболее приемлемым способом нанесения тонкого пористого покрытия в узких глубоких полостях являешься плазменное напыление При плазменном напылении оптимальным являстся диаметр частиц 20 -30 мкм Следовательно, диапазон приемлемых толщин получаемого покрытия будет 100 - 300 мкмВысокая степень черноты достигается дополнительным оксидированием, при этом .радиус частицы (металла) уменьшается на 4 - 5 мкм, а толщина должна быть не меньше 8 - 10 мкм, Медная основа частиц должна в несколько раз превышать толщину оксидированного слоя для обеспечения прочности и кондуктивной передачи тепла и иметь минимальный диаметр 20 - 30 мкм, Плазменная технология предполагает, что частицы наносятся на поверхность в жидком состоянии, при этом толщина их несколько уменьшается, следовательно, можно принять минимальный диаметр частицы в пористом покрытии 20 мкм,51015 20 25 30 35 40 45 50 Конструкция модели абсолютно черного тела позволяет повысить точность тарирования эа счет обеспечения показателя эффективного излучения е минимально отличающимся от 1 (0,99 (г1,0) за счет улучшения изотермичности, геометрии и структуры модели, при этом наличие двух полостей в конструкции позволяет повыПрактика нанесения пористых покрытии показывает, что гарантированным считается слой, состоящий как минимум иэ 5 калибров, т.е. состоящий минимум иэ 5 частиц по толщине, в данном случае она будет равна 5 х 20 мкм=100 мкм. Максимальное значение толщины покрытия определяется дополнительными неровностями поверхности излучения. При механической обработке они составляют не более 200 мкм. Следовательно, максимальная толщина пористого покрытия будет иметь величину 100+200 мкм =300 мкм.Другим Фактором, оказывающим влияние на тарирование пирометров излучения, является Фоновая температура и степень неизотермичности вокруг модели абсолютно черного тела. Причиной этого является тепловой поток от нагревателя и вблизи холодильника, Учитывая то, что одним иэ наиболее эффективных методов теплоизоляции считается вакуумирование, в конструкции предусматривается разместить корпус модели с нагревателем и холодильником в герметичном кожухе 13, а через герметичный ввод 11 подавать энергию и, если необходимо, охлаждающую жидкость, откачку воздуха производить через штуцер 12.Конструкция модели АЧТ обладает высокой изотермичностью полости,В экспериментах при испытании модели получена изотермичность по поверхности полости не ниже 0,15 С в диапазоне температур от -60 до +30 С, 1622777сить точность и производительность тарирования,Ф о р мул а изобретен и я1. Модель абсолютно черного тела, выполненная в виде цилиндрического корпуса с герметичной полостью, в которой расположен слой с капиллярной структурой, а также нагревателя и холодильника, отл ича ю щ ая с я тем, что. с целью повышения точности градуировки, внутренняя стенка корпуса выполнена в виде двух одинаковых цилиндров с полусферическими основаниями, обращенными выпуклыми сторонами друг к другу, причем пространство между этимиполусферами выполнено сообщэющимсячерез цилиндрическую капиллярную структуру с герметичной полостью, а внутренняя5 поверхность цилиндров покрыта слоем пористого материала.2, Модель по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что слой пористого материала толщиной 100-300 мкм нанесен методом плазмен 10 ного напыления меди, а поверхность слояоксидирова на,3, Модель по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что корпус с нагревателем и холодильником размещены в герметичном кожухе,15 содержащем герметические электрическиеразъемы и штуцера для вакуумирования., Дормид ака КНТ СС, г. Ужгород, уд арина, 101 46/91 Тираж КИПИ Государственного комите 113635, Москваодстваннэ-изддтельскии комбин Подписноеобретениям и открытиям пРаушсая наб 4/5