Способ измерения температур газовых потоков

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 08.12.74 (21) 2080857/10 М. Кл.е а 01 К 13/02 исоединением заявкиосударственныи комитетСовете Министров СССРоо делам изобретенийи открытий(43) Опубликовано 05.04.77. Бюллетень13 (4 б) Дата опубликования описания 04,07.77 6.532 (088,8)) Заявител ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР ГАЗОВЫХ ПОТОКО Тз - температура зажимпус термодатчика;6 - постоянная излуче котором закреплен абсолютно черного ела- относитетельного эл- коэффитчику;глубина пермодатчик- периметртчика, по чувств ермодаента тО;В огруже а в газо ния чувствительного эле.вый поток; еречное сечение корпуса му отводится тепло к етым 10ыратермод-т) проводности материала Х - коэффици корпуса.Определение и путем крайне затр невозможно опр Тнт т 15 вным тепло- выражением: Погрешность, вызвменом, Ь Т:Тг-Т огрешности измерений расчетным уднительно, так как практически еделить в стендовых условиях коэффициент а. Кроме того, необходимо также знать значения величин Е,Х,Тст и Тз,Известны методы уменьшения этих погрешнос. тей измерения путем подогрева термодатчика от дополнительного источника тепла 111.Наиболее близким к предлагаемому спос б является способ измерения высоких темпера лая кондусти определяется Т - ТьТсаЕ + за; где: Тг - температура гТт - температура т Тсг - температура :принимающих тепловое рмодатчика;окружаюших излучение т енок, восдатчика; 2 ч Изобретение касается измерения высоких температур газовых потоков при испытаниях силовых установок летательных аппаратов.При измерениях высоких температур газовых потоков контактными методами имеют место значительные погрешности измерений вследствие лучистого и кондуктивного теплообмена термодатчика с окружающими предметами, например со стенками трубопровода.Погрешность измерения, вызванная лучи теплообменом ь Т =Т - Т определяется вл г тжение м: льныи коэффициент излучениямента термодатчика;циент теплопередачи от газа кгазовых потоков, состоящий в измерении температуры газовых потоков контактным термодатчиком путем подогрева его от дополнительного источника энергии.Недостатком указанного способа являетсясложность градуировки и расчетов,ж позволяющих полностью исключить эти погрешности измерений.С целью полного исключения погрешностей измерения температур, вызванных лучистым и кондуктивным теплообменом чувствительного элемента контактного термодатчика с окрумашдими предметами.По предложенному способу термодатчик по.догревают до температуры заведомо выше температуры газового потока, одновременно измеряя изменение его температуры, затем охлаждают термодатчик отключением дополнительного источника энергии до температуры заведомо ниже температуры газового потока, одновременно измеряя изменение его температуры, а за температуру газового потока принимают такие два равные по величине мгновенные значения температуры термодатчика в процессах его нагрева и охлаждения, при которых справедливо выражение:ат, ат, РдХ дС Сба 7 дТагдедС с Ги . соответственно скорости измерения найденных температур в процессе нагрева и охлаждения термодатчика.Р - мощность энергии и подогрева термодатчика дополнительным источником энергии;С и й - соответственно удельная теплоемкость и вес термодатчика.При выполнении этого условия найденные значения температур термодатчика равны истинной температуре газа.Способ основан на решении уравнений теплового баланса чувствительного элемента термодатчика в процессе подогрева и охлаждения его.На фиг. 1 показан вид кривых изменения температуры термодатчика при подогреве и охлаждении. На оси абсцисс отложено время т, на оси ординат отложена температура термодатчика,Участок 1 - ,2 - 3 представляет кривую температуры термодатчика в процессе подогрева после подключения к нему дополнительного источника энергии постоянной мощности.Участок 3 - ч - 5 представляет кривуюг .Ф Стемпературы термодатчика в процессе охлаждения после отключения дополнительного источника энерПунктиром показана температура газа Тг, Учас. ток Топредставляет собой установившуюся температуру термодатчика до включения дополнитель ного источника энергии, В точках 2, 4 ттемперату. ра термодатчика равна температуре газа. Уравнение теплового баланса в процессе по. догрева на участке 1 - 2 имеет следующий вид:Рдс+ аГСТ-Т )аС =66 т(т 4-Т) аг++Лтпь СТ -Т )В 1 тВдХ+СбсТТ. (3)Уравнение теплового баланса в процессе охлаждения на участке 4- 5имеет следующий вид:аг(т, т,) аа:втт 4-т,)аг,л,.зт,- -Т, И ТЕЛ;- Сбат, (4) где;Р - мощность энергии, подведенной к термодатчику от дополнительного источника энергии;Е - поверхчость термодатчикаС и 6 - удельная теплоемкость и вес термодатчика. В момент времени т - т, (точки 2 и 4") на кривых подогрева и охлаждения термодатчика и 20 его температура равна температуре газа Т подогреват= Тохл, = Тг. В эти моменты времени уравнения теплового баланса принимают следующий вид: И подогрева РЗС ЮЯГСТ -Т )аГфЛтл(Т -Т )Ф 4т ст т з. 1 В 1 Г+ сб ТТ (Ь)охлаждення 1) =1 уГ(Т 4-Т )Х+Лт ь(Т -Т )хст т 3ЭО хаю; -Сбат, (Т)первый и второй члены в правой части уравнения (6) соэтветственно равны первому и второму члену в правой части уравнения (7) .Вычтя уравнение (7) из уравнения (6), получаем:ат, ат, Р(9)ах аВ сбТаким образом, найдя равные значения температур термодатчика в процессе его подогрева и 45 охлаждения, сумма производных которых равначастному от.деления мощности подведенной энергии к термодатчику на его теплоемкость, находим температуру газа.На фиг. 2 изображено устройство, поясняющее Э) предлагаемый способ при ручной обработке резуль.татов измерений.В этом устройстве термодатчик 1 подогреваетсяисточником 2 электрического тока, Температура термодатчика регистрируется записывающим прибором 3. Подведенная мощность определяется про.изведением величины тока, измеряемого ампермет.ром 4, на падение напряжения на термодатчике,измеряемого вольтметром 5. Источник тока под.ключается к термодатчику ключом 6, регулируется Е) ток (мощность) реостатом 7.Устойство работает следующим образом, К тсрмодатчику 1, погруженному в газовый поток, температура которого подлежит измерению, присоединяется записывающий прибор, Затем при установившихся показаниях термодатчика к нему подключают источник тока 2 и отсчитывают показания амперметра 4 и вольтметра 5. По истечении некоторого времени, в течение которого температу. ра термодатчика, регистрируемая записывающим прибором, заведомо несколько превысит температуру газа, отключают источник тока и продолжают записывать температуру термодатчика, По истечении некоторого времени, в.течение которого температура термодатчика снизится до температуры, за. ведомо ниже температуры газа, запись прекращает. ся.Дифференцирование записанных температур может быть произведено любым из известных спосо. бов, например графическим способом,Определение температуры газа сводится в дальнейшем к последовательному нахождению производных и суммы производных, равных температур термодатчика при его подогреве и охлаждении, начиная с верхнего или нижнего значений температуры и сравниванию суммы производных с величи. ной до момента их полного равенства.СбФормула изобретенияСпособ измерения температур газовых потоковконтактным термодатчиком путем подогрева его от,дополнительного источника энергии, о с л и ч а ь .щийс я темчто, с целью уменьшения влияния лучистого и кондуктивного теплообмена на точ.ность измерения, термодатчик подогревают до тем.пературы, заведомо выше температуры газового потока, одновременно измеряя изменение его температуры, затем охлаждают термодатчик отключением дополнительного источника энергии до темпе ратуры, заведомо ниже температуры газового потока, одновременно измеряя изменение его темпера.туры, а за температуру газового потока принимают такие два равные по величине мгновенные значения температуры термодатчика в процессах его нагрева и охлаждения, при которых справедливо выражение:йТ ДТПЛ Р+ гат аг сйТгде, и соответственно скорости измере.ния найденнйх температур в процессе нагрева и охлаждения термодатчика;Р - мощность энергии и подогрева термодатчика дополнительным источником энергии;С и 6 - соответственно удельная теплоемкостьи вес термодатчика,Источник информации, принятый во внимание ЗО при эк спертизе:1. А,Н. Гордов "Измерение температуры газо.вых потоков", Машгиз, 1962, с. 61.553481 Составитель Н. ГоршковаТехред С. Беда Корректор И. Гокси Редактор В.Друго Заказ 189/ Подписноенистров СССР П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 л Тираж 865 ИИПИ Государственного комите по делам изобретений 113035, Москва, Ж; Рау