Способ определения температуры поверхности

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН Я 0950010 51)4 С 01 3 5/О я 1 САНИЕ ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТ 8 ТОР СКОМУ ызывающим фл ркости -г оверхности, ательную по остной темп уо ственныйедовательедел ных сооружеИИпроект" Я 1 фЪТ пирометрии 269. С 2 о гд ан му ем инжене 92 во СССР О, 1977 во л о от сле иссле ные ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Украинский государпроектный и научно-исслский институт коммунальний городов "УкркоммунН(56) Гордон А.Н, ОсновьМ.: Металлургия, 1971,Уонг Х. Основные форные по теплообмену дляМ.: Атомиздат, 1979, с.Авторское свидетельс568850, кл. С 01 Л 5/(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ, включающий измерение яркостной температуры поверхности в условиях попадания на нее излучения окружающих нагретых тел и измерение яркостной температуры нагретых тел, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, поочередно каждое -ое из окружающих тел в ненагретом состо янки покрывают флуоресцирующим соста вом, освещают его источником света,ресценцию, измеряюттела и исследуемойосле чего вводят отравку к измеренной яратуре поверхности,о формуле Т - измеренная яркостнаялература исследуемойверхности;- эффективная длинапирометра;С- вторая постоянная фоизлучения Планка;-- коэффициент частичноражения исследуемой пверхности;; - яркости -го тела идуемой поверхности игретом состоянии;- яркости 1-го тела идуемой поверхности втом состоянии, найденпо измеренным яркостнпературам.Тг6 Т=с, в,50 55 1 95001Изобретение относится к пирометрии и может быть использовано дляопределения температуры поверхности,окруженной нагретыми телами, напри-.мер для измерения температуры лопатоктурбомашин.Известен способ определения температуры поверхности, основанныйна измерении ее яркостной температуры с помбЩью пирометра. . 10Недостатком этого способа является низкая точность определения температуры поверхности, находящейсяв окружении других нагретых тел,так как на тепловое излучение исследуемой поверхности накладываетсяотраженное ею излучение нагретыхокружающих тел, что приводит к завышению показаний пирометра,Известен способ определения температуры поверхности с учетом влияния окружающих нагретых тел, в котором сначала измеряют температуруисследуемой поверхности, а затемопределяют поправку к температуре 25Как отмечалось выше, на тепловоеизлучение исследуемой поверхностинакладывается отраженное ею излучение нагретых окружающих тел, поэтому для определения температуры ис- З 0следуемой поверхности необходимоиз измеренной температуры вычестьпоправку. Последнюю определяют поизвестным зависимостям, исходя изтемператур, коэффициентов черноты,угловых коэффициентов нагретых окружающих тел и угловой зависимостикоэффициентов отражения исследуемойповерхности.40 Недостатком указанного способа является низкая точность определения температуры поверхности, поскольку угловые коэффициенты известны лишь для ограниченного числа геометрически простых поверхностей, расположенных одна относительно другой в простейших отношениях (параллельно или перпендикулярно друг другу).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения температуры поверхности, включающий измерение яркостной температуры поверхности в условиях попадания на нееизлучения окружающих нагретых тел и измерение яркостной температуры нагретых тел. Он позволяет определить температуру поверхности образца в 02солнечной печи и заключается в следующем.Образец с исследуемой поверхности устанавливают на оптической осиотражателя (вогнутого зеркала) иизмеряют температуру исследуемойповерхности, разогретую солнечнымизлучением, пирометром, работающимна линии поглощения солнечного излучения парами воды и углекислого газа. После этого с помощью оптическихсредств создают изображение солнцав месте расположения исследуемойповерхности, измеряют температуруэтого изображения и .по известной зависимости определяют поправку, которую вычисляют из измеренной ранеетемпературы поверхности.Недостатком данного способа является низкая точность определениятемпературы поверхности, так как непредставляется возможным воспроизвести с помощью оптических средств (например линз, зеркал и т.п.) индикатрису отражения исследуемой поверхности,Целью изобретения является повышение точности определения температуры поверхности.Поставленная цель достигаетсятем, что в известном способе определения температуры поверхности,включающем измерение яркостной температуры поверхности в условиях попадания на нее излучения окружающихнагретых тел и яркостной температурынагретых тел, поочередно каждое 1-оеиз окружающих тел в ненагретом состоянии покрывают флуоресцирующимсоставом, освещают источником света,вызывающим флуоресценцию, измеряютяркости 1-го тела и исследуемойповерхности, после чего вводят отрицательную поправку к измеренной яркостной температуре поверхности,определяемую по формуле где Т - измеренная яркостная тем 3пература исследуемой поверхности- зффетивная длина волны пирометраС вторая постоянная формулыизлучения Планка;- коэффициент частичного отражения исследуемой поверхности;Ь Ьр, - яркости-го тела и исследуемой поверхности в ненагретом состоянии;В;,В, - яркости 1-го тела и исследуемой поверхности внагретом состоянии, найденные по измеренным яркостным температурам,Покрытие каждого 1-го из окружающих тел в ненагретом состоянии флуоресцирующим составом и освещение его источником света позволяет вызвать холедное свечение вышеупомянутой поверхности и экспериментально определить коэффициент частичного отражения исследуемой поверхности.Последующее измерение в нагретомсостоянии яркости каждого 1-го из окружающих тел и исследуемой поверхности и определение отрицательной поправки по формуле позволяет повысить точность определения температуры.Согласно формуле Вина, спектральная плотность яркости 6 р исследуемой поверхности определяется следующим образомгде СС - первая и вторая постоянные излучения Планка;- длина волны спектра излучения; ТЯ - температура исследуемой поверхности. Продифференцируем формулу Вина по Т Яав, с,:Ват р Л тфЯПереходя к конечньщ приращениям,находим связь относительно измененияяркости и температуры0 Т 36- = - аТбТ= --фр ДТ, отсюдарИспользуя принцип суперпозиции,запишем относительное увеличение яркости исследуемой поверхности через коэффициентычастичных отражений исследуемой поверхности и яркости 6; поверхностей нагретых окружающих телавр К 1 В +Квйф+Ковш вр вр вр Коэффициент кчастичного отражения вычисляют по формуле 0Ь.1где Ь;, Ь; - яркости поверхностей1-го тела и исследуемой соответственно,15 Кажущееся увеличение температурыисследуемой поверхности за счет влияния нагретых окружающих тел можнозаписать следующим образомкв,р Я а6 р 10 На чертеже представлена схема 25 устройства, предназначенного для реализации предлагаемого способа,Она содержит поверхности 1 окружающих тел, источник 2 света, исследуемую поверхность 3, фотометр 4, 30 пирометр 5Способ реализуется следующим образом.Поверхность 1 одного из окружающих тел в ненагретом состоянии покрывают флуоресцирующим составом, например цинксульфидным фосфором, освещают источником 2 света, напримерртутной лампой, длина волны которого лежит в диапазоне 300-400 нм.40 При этом возникает свечение поверхности 1 в диапазоне длин волн 50700 мм. С помощью фотометра 4 измеряют.яркость в поверхности на эффективной длине волны пирометра 5 4 (обычно б 50 мм), а также яркость Ьр 1исследуемой поверхности 3, По полученным данньи вычисляют коэффициент К; частичного отражения исследуемой поверхности по формуле К=8 рИЗатем покрытие удаляют с однойповерхности 1 и покрывают флуоресцирующим составом поверхностьдругого из окружающих тел, находящуюся в ненагретом состоянии, освещают ее источником 2 света, измеря-.55 ют яркостьповерхности 1 ияркость Ьрисследуемой поверхности3, после чего вычисляют коэффициентА частичного отражения.Ь Корректор А.Обручар Редактор П,Горькова Техред М.Надь Заказ 8133/3 Тираж 896 ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3Это повторяется до тех пор, пока не будут найдены все коэффициенты К, по количеству ь поверхностейокружающих тел,Все эти операции выполняютсяодин раз для данной конструкции сцелью вычисления коэффициентов Кчастичных отражений,Затем в нагретом состоянии с помощью фотометра 4 измеряют яркости бб 9 каждой поверхности 1 нагретых окружающих тел и яркость Эр исследуемой поверхности 3, а с помощью пирометра 5 измеряют яркостную температуру исследуемой поверхности. Затем определяют отрицательную поправку к измеренной яркостной 950010 Ьтемпературе по следующей зависимос- ти Использование предлагаемого способа определения температуры по О верхности по сравнению с использованием известного обеспечивает повышение точности на 27.Использование способа для определения температуры лопаток турбо машин позволит получить более достоверные результаты, что сократит непроизводительные затраты времени на15 Ж.