Радиометр

Союз СоветскихСоцивлкстичвскихРеспубпик Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 31.Х 11,1970 ( 1608683/18-10с присоединением заявкиПриоритетОпубликовало 14,Ч 1.1973. БюллетеньДата опубликования описания 10.Х.1973 М. Кл. б ОЦ 5/12 всударственкый кавите Свввтв Министров СССР вв делам нзввретеинй и открытийДК 537,324(088.8) Авторизобретен Л тов витель АДИОМЕ Изобретение относится к устройствам для измерения радиационного теплового потока в спокойной и движущейся средах,Известно устройство для измерения радиационного теплового потока с углом раскрытия приемника, отличным от 180, содержащее охлаждаемый корпус с размещенными в нем чувствительными элементами.Недостатком известного устройства является невозможность применения его для изме рения радиационной составляющей в ограниченном пространстве при изменении давления в широком диапазоне, так как изменение давления приводит к изменению расхода сухого воздуха, а следовательно, и к изменению ре жима работы тепловоспринимающего элемента (из-за изменения числа Рейнольдса).Цель изобретения - измерение радиационной составляющей теплового потока в движущихся и неподвижных средах. 20Для достижения указанной цели радиометр снабжен закрепленной на полых пилонах охлаждаемой пластиной, выполненной в виде осесимметричного плоского тела, заподлицо с поверхностью которой расположены чувст вительные элементы, и охлаждаемым экраном, укрепленным над пластиной на расстоянии не менее 1,2 ее толщины, причем телесный уголнаправленный из центра пластины на экран, составляет не менее 150, Полости 30 пилонов соединены с системои охлаждения корпуса.На фиг. 1,из о бр ажен р адио метр, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б - Б на фиг. 2.Радиометр содержит фланец 1 для крепления к изделию, охлаждаемую водой пластину 2, изготовленную из меди или другого материала с высокой теплопроводностью (поверхность пластины хромируется и полируется), чувствительный элемент - термостолбик 3, включающий эталонные элементы 4 а и 4 б, изготовленные с большой точностью по толщине из хромеля или константана и впаянные серебром или серебряным припоем между медными шайбами 5 а и 5 б и медным столбиком 6, охлаждаемым водой,Над пластиной 2 расположен охлаждаемый ,водой экран 7 из меди или другого материала с высокой теплопроводностью. Поверхность экрана 7, обращенная к пластине 2, хромирована матово.Пластина 2 крепится к фланцу 1 при помощи пилонов 8 и 9 (см. фиг. 3), через которые осуществляется подвод,и отвод охлаждающей воды, Экран 7 также установлен на пилонах 10 и 11, через которые производится подача и отвод охлаждающей воды. Термоэлектродные приводы 12 и 13, изготовленные из того же материала, что и эталонные эле 386271менты 4 а и 4 б, соединены с последними путем сварки. Медные термоэлементы 14 и 15 зачеканены в медные шайбы 5 а и 5 б соответственно.Радиометр включает также,фланец 1 б для крепления экрана 7, термоцемент 17, клеммы 18 - 21 (см, фиг. 2), соответствующие термоэлектродным приводам 12 - 15, клемму 22 корпуса пластины 2 или медного столбика б, патрубки 23 и 24 подвода и отвода охлаждающей воды к пластине 2, патрубки 25 - 2 б подвода и отвода охлаждающей воды к экрану 7, электроизоляторы 27 - 29, трубки 30, экранирующие термоэлектродные провода, и термопары 31, регистрирующие температуру экрана 7. Термостолбик 3 устанавливается в пластине 2 и пропаивается по боковой поверхности медного столбика б.Поверхность термостолбика 3 должна быть выполнена заподлицо с поверхностью пластины 2. Зазоры между термостолбиком 3 и пластиной заполняются высокотемпературной термоизоляцией. Термоэлектродные проводы 12 - 15 изолированы, уложены в пазы и залиты высокотемпературным термоцементом.Для увеличения надежности от измерительных элементов прокладывается два термоэлектропровода.В ограниченном пространстве и при интенсивном охлаждении фланца датчик можно изготовить без экрана, роль которого будет выполнять фланец.Телесный угол от измерительного элемента в сторону экрана должен быть не менее 150.При соединении термоэлектропроводов 14 и 15 с прибором будет измеряться разность термо-э. д. с. на двух поверхностях пластины, при соединении проводов 12 и 14 - термоэ.д.с, на поверхности элемента со стороны экрана, при соединении проводов 13 и 15 термо-э. д, с. со стороны газа, наконец, при соединении проводов 12 и медного столбика б - термо-э.д.с. между шайбой элемента 4 а и столбиком б, а при соединении провода 13 и медного столбика 6 - термо-э. д, с. между шайбой 4 б и столбиком б.Радиометр работает следующим образом.При течении газа в ограниченном и неограниченном пространстве газнабегая на переднюю кромку пластины 2, обтекает ее с двух сторон. Условия обтекания практически одни и те же, а следовательно, и условия конвективного теплообмена одинаковы, отличия лишь в радиационных составляющих.Чувствительный элемент, направленный в сторону источника излучения, регистрирует более высокий суммарный тепловой поток, чем направленный на экран, т. е.7 а - г 1 конва + Длуча ФЧб Чконвб + Члучб5где Ынам - измеренный перепад температурмежду двумя поверхностями,Х - коэффициент теплопроводностиэталонных элементов, значениекоторого берется по средним значениям замеренных температура+ а б+ б2 2ср -г) 1 О 15 где /, и 1 - температуры поверхности эталонных элементов со стороны охлаждающей воды;6 - толщина двух эталонных элементов, т. е. б=ба=бб (5)Но так как лучистый твпловой поток между газом и твердым телом выражается зависимо- стью го 25 В1 оо1 оо, 1 где в - эффективная степень черноты стен- ки а +1ву3г зо ек, - табличное значение черноты стенки,зависящее от материала и состояния поверхности;а, - эффективная степень черноты газаВг - Аг-е А, - табличные значения (берутся потемпературе и составу газа);Т, - температура поверхности твердоготела;Т, - температура газа;Со - постоянная Стефана - Больцмана,то для рассматриваемого случая 35 40 45 члучб - вагаб - эб гбао 1 О (9) а для Члуча = аэа ага Са +(10) характеризует теплообмен между экраном и поверхностью измерительного элемента, но таК КаК тЕМПЕратурЫ Т, И Т,чак будут бЛИЗ ки, то этим слагаемым можно пренебречь, 3862715Решая совместно уравнения 3, 9 и 10, получим: Предмет изобретенияЧлугб = Чизм а так как материал измерительных элементов один и тот же, их степени черноты равны и 4 4 тг - т4 4 тг - тб(1 1) да га г эагуб гб г эб Радиометр, содержащий охлаждаемый корпус с размещенными в нем чувствительными элементами, отличающийся тем, что, с целью измерения радиационной составляющей теплового потока в движущихся и неподвижных средах, он снабжен закрепленной на полых пилонах, полости которых соединены с системой охлаждения корпуса, пластиной, выполненной в виде осесимметричного плоского тела, заподлицо с поверхностью которой расположены чувствительные элементы, и охлаждаемым экраном, укрепленным над пластиной на расстоянии не менее 1,2 толщины пластины, причем телесный угол, направленный из центра пластины на экран, составляет не менее 150.. Ког Типография, пр, Сапунова, 2 Заказ 2760/16 Изд. М 1654 ННИИПИ Комитета по делам изобретени Москва, Ж, РаТираоткрытийкая наб., д 755 По писнси Совете Министров СССР /5