Устройство для исследования характеристик потоков

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ТЕН енко и Б,О.Риометриентма-Ата,ГОСУДАРСТВЕН-ЮЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Устименко Б.П. и др. Термоанемческие методы исследования турбулсти в газовых потоках и факелах, АлНаука, 1983, с.75-79. 82-83,Авторское свидетельство СССРМ 934390, кл. 6 01 Р 5/12, 1980.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКОВ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может. быть использовано для исследования характеристик теплообмена в высокотемпературных газовых потоках.Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых высокотемпературных потоков.На фиг.1 изображен датчик, общий вид; на фиг,2 -структурная схема устройства для исследования характеристик потоков,Устройство для исследования характеристик потоков содержит трубчатую подложку 1, выполненную из диэлектрического материала и снабженную полостью 2, первый пленочный чувствительный элемент 3, второй пленочный чувствительный элемент 4, электроизолированный от первого пленочного чувствительного элемента 3 пленкой 5 и от подложки 1, если она выполнена(57) Использование; исследование характеристик теплообмена в высокотемпературных газовых потоках, Сущность изобретения; устройство содержит трубчатую подложку, на которой последовательно расположены первый и второй чувствительные элементы, подключенные соответствен:но к первой и второй схемам нагрева и температурной стабилизации. Выходы схем нагрева и температурной стабилизации подключены соответственно к первому и второму индикаторам, Регулируемый источник хладагента связан с полостью в подложке и с выходом второй схемы нагрева и температурной стабилизации, 2 ил,из электроп роводящего материала. Второй пленочный чувствительный элемент 4 может быть размещен как на стенке полости 2, так и в стенке подложки 1. Для защиты от абразивного износа на первый.пленочный чувствительный элемент 3 может быть нанесена пленка 6, Концы подложки 1 соединены с подводящими трубками 7 и 7, которые служат не только в качестве подводящей и отводящей ветвей для подачи хладоагента. но и электрическими выводами. Первый пленочный чувствительный элемент 3 подключен к первой схеме нагрева и температурной стабилизации 8, а второй пленочный чувствительный элемент 4 подключен ко второй схеме нагрева и температурной стабилизации. К выходу 9 первой схемы нагрева и стабилизации температуры 8 подключен индикатор 1 О, а к выходу 9 второй схемы нагрева и стабилизации температуры 8 подключен индикатор 10 и вы- при незначительном дополнительном повы 1 1ход электрического .привода клапана-регу- шении температуры хладоагента (воды) с 85 лятора 11 установленного в контуре до 90 С, Это обеспечивает сохранение успроточного хладоагента 12. тановленных значений температур не тольПеред введением датчика устройства в 5 ко при относительно медленных высокотемпературный поток через внутрен- изменениях или колебаниях условий теплонюю полость 2 подложки 1 пропускают не- обмена со стороны высокотемпературного прерывный поток от источника хладоагента потока и хладоагента, но такжеи в случае 12, Затем датчик вводят в высокотемпера- значительно более высокочастотных колетурный поток и помещают в заданной точке "0 баний (пульсаций) теплообмена на обоих раДалее в режиме термометров сопротивле-бочих поверхйостях охлаждаемого ния (при малых измерительных токах, не пленочного датчика (например, в случае вызывающих нагрев чувствительного эле- "пленочного кипения"). При этом, поскольку мента) определяют сопротивления и (с ис- установленные значения температур опрепользованием соответствующих тарировок) .,15. деляют величину теплового потока от перво- температуры обоих пленочных чувствитель- го пленочного чувствительного элемента 3 ных элементов 3 и 4 в заданной точке потока ко второму пленочному чувствительному при заданном расходе хладоагента. Затем с элементу 4 и далее к охлаждаемой подложке помощью регулировочных органов в изме и хладоагенту 12, данный тепловой поток рительном плече моста (не показаны).схем 20 сохраняется неизменным и не зависит от нагрева и температурной стабилизации(8 и пульсаций, колебаний или изменений (сме- .8 ) пропускают ток(з и 4) через чувствитель- щений) в режиме охлаждения, вызванных ные элементы 3 и 4, чем повышают темпера- названными выше причинами.туры этих элементов и устанавливают их на Кроме того, вторая схема нагрева и тем 1уровнесоответственно Тз и. Т 4. При этом 25 пературной стабилизации 8 своим выход- значение 1 емйературц Тз выбирается такимным сигналом выполняет две функции;образом, чтобы еезначение находилось в поддерживаеттемпературувторого пленоч-.пределах между значениями температуры, ного"чувствительного элемента 4 на задан- которую данный чувствительный элемент нбм постоянномуровне и контролирует имеет при заданных условиях теплообмена 30 расход хладоагента через внутреннюю по- снаружи (внешний поток) и изнутри (хладо- лость 2, "ступенчато". изменяя его в сторону агент) без дбполнительного нагрева его то- увеличения или уменьшения подостижению ком (т.е. в режиме термометра вь 1 ходнымсигналом со схемы нагрева итем 1сопротивления), а температуру Т 4 второго пературной стабилизации 8 соответствен.пленочного чувствительного элемента 4 ус но своето нижнего и верхнего танавливают при этом в пределах между установленных предельных уровней. Конт- значениями температур элементов 3 и 4 без роль расхода хладоагента осуществляется дополнительного нагрева последнего то- непосредственным воздействием на электком, т,е., например, в режиме термометра рический привод (не показан) клапана-регусопротивления, Указанные выше значения 40 лятора 11 в контуре хладоагента 12 и через температур Тз и Т 4 в указанных диапазонах вспомогательные цепи, например, интеграустанавливаются дОполнительным нагре- тор, формирователь управляющего сигнала вом элементов 3 и 4 соответственно токами и др. (не показаны).1 з и И, обеспечивающими, с одной стороны,Контроль расхода хладоагента по уровработоспособность схем нагрева и темпера ню сигнала на индикаторе 9 первой схемы турной стабилизации 8 и 8,а, с другой сто- нагрева и стабилизации температуры 8 осуроны, не вызывающими изменений нагрева ществляют следующим образом.хладоагента при заданных условиях. Напри- В том случае; когда температура хладомер, при использовании в качестве хладо- агента в результате названных выше причин агентаводы с температурой 20-30 С при 1 50 возрастает, схема 8 компенсирует измене- температуре потока в исследуемой точке ние условий теплообмена на внутрейней по значениятемпературТзиТ 4 выбира- верхности подложки 1 соответствующим лись равными соответственно 150 С и изменением(в данном случае снижением) 100 С, а требуемые для этого токи з и 4 тока через второй пленочный чувствительсоставляли, соответственно, 0,2 А и 0,24 А, 55 ный элемент 4, сохраняя тем самым на что обеспечивало работоспособность ис- прежнем уровне тепловой поток от первого пользованных схем нагрева и температур-. пленочного чувствительйого элемента 3 к ной стабилизации (термоанемометры подложке 1. С изменением тока через элепостоянной температуры "0 ЯА") во всем мент 4 изменяется,и сигнал на индикаторе интересующем диапазоне частот 0-50 кГц 9 схемы 8, Это продолжается до тех пор,1пока уровень сигнала не достигнет установленного предельного уровня, ниже которого схема температурной стабилизации не обеспечивает требуемой надежности, (В случае, когда в качестве схем температурной стабилизации, например, используются 5 термоанемометры постоянной температуры, предельный уровень будет определяться минимальным током, при котором частотная характеристика измерительного устройства еще остается допустимой для 10 данных конкретных уСловий и поставленной задачи). В момент достижения сигналом установленного уровня вспомогательные це- ф пи (не показаны) вырабатывают 15 управляющий сигнал, контролирующий работу клапана 11 и, следовательно, расход потока хладоагента 12. В рассматриваемом в качестве примера случае достижение сигналом нижнего предельного уровня приве дет к увеличению расхода хладоагента 12 и, соответственно, к увеличению теплообмена на внутренней поверхности подложки 1, а, следовательно, к увеличению тока через второй пленочный чувствительный элемент 25 и, что позволяет при возрастании тепловых нагрузок, сохранять работоспособность устройства в целом при больших темпе.ратурах и скоростях высокотемператур-. ных потоков, а также повысить 30 надежность устройства в ряде ситуаций, встречающихся на практике, (засорение тракта, наличие в потоке хладоагента посторонних фаз и др.).Обратная ситуация (снижение расхода 35 хладоагента) возникает при достижении сигналом верхнего предельного уровня, который зависит от применяемой схемой тем. пераурной стабилизации.Формула изобретения 1. Устройство для исследования характеристик потоков, содержащее подложку, последовательно расположенные на ней первый пленочный чувствительный элемент, подключенный к первой схеме нагрева и стабилизации температуры. выход которой соединен с измерителем, второй пленочный чувствительный элемент, подключенный к второй схеме нагрева и стабилизации температуры и электрически изолированный от первого пленочного чувствительного элемента, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, расширения диапазона контролируемых высокотемпературных потоков, в него введены второй индикатор и регулируемый источник хладагента, при этом в подложке выполнен канал,связанный с управляемым источником хладагента, а выход второй схемы нагрева и стабилизации температуры подключен к управляющему входу источника хладагента и второму индикатору.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что второй пленочный чувствительный элемент размещен на стенке канала,3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч э ющ е е с я тем, что подложка выполнена из электропроводящего материала, а пленочные чувствительные элементы электроизолированы от подложки.4, Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на наружную поверхность второго пленочного чувствительного элемента нанесена электроизолирующая пленка.едактор А, Купря равцо роизводственно-издательский комбинат "Патент", г,д, ул,Гагарина, 10 Заказ 1466 ВНИИПИ Госу Составитель В. Иванников ва Техред М,Моргентал КорреТираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5