Устройство для измерения температуры движущихся капель

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ оо 861981(22) Заявлено 10. 01. 80 (21) 2867011/18-10с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 070981. Бюллетень ЙЯ 33Дата опубликования описания 07. 09,81 51)М. Кл. О 01 К 13/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ДВИКАПЕЛЬ ся к измериазначено для дискретной Фазы .лабораторных Ис-межфазного тепазо-жидкостных яется усоверго устройства,200819 1 баланса энергии междуом и средами в общемвид: Уравнение рмоприемни чае имеет тк ЙИзобретение относи тельной технике, пред измерения температуры (капель жидкости) при следованиях процессов ло" и массообмена в г дисперсных средах, яв шенствованием известн описанного в авт.св. сд. И Ф) (4Извес В 200819 ницу, ди стенками термо-ЭД источник о устройство по содержащее доза узор с термоизол термопару с реги распределитель и окаС т 3. сс(,т ме- ью риведенных нижеошений. 30Это следует и алитических со Это устройство не дает необходимой точности изменения, так как тем пературу капли принимают равной равновесной температуре термопары. Однако в действительности истинная температура капли ниже равновес-температуры приемника на некоторую величину, 25 в результате чего появляется систе" матическая погрешность измерения. С+с(,. ГИ.,- ) (2) умощности рассеиванйяджоулева тепла термо-приемником в каплю игазовую среду соответственно;- время;- теплоемкость термоприемника;- коэффициент теплообмена между поверхностью термоприемника и жидкостью капли; - поверхность термоприемника;- температура каттли;коэффициент теплооб сна между поверхносттермоприемника и газовой средойв ,температура газовойсреды,Все величины, входящие в уравнения, отнесены к единице длины термочувствительного элемента термоприемника.Признаком равновесного состояния термоприемника является постоянство ,температуры термоприемника, т.е. дс О, а отсюда производная Оф /дГ = О, и равенство Ч = и сВ этом случае система уравнений (1,2) приводится к виду тктр .) с(те Нтр фс,) Ъ Отсюда 15 где с - равновесная температуратермоприемника.1Из зависимости (3) следует, что истинная температура капли ниже равновесной температуры термоприемника на величину с(тс(тр с)тК ЗО Это отличие температур 1 тР и присуще данному методу измерения, и величина ьс проявляется как систематическая погрешность измерения. Величина ьс в большинстве случаев, из-за малых значений отношения с(. с / смала по сравнению с температурным напором (с -с ), Однако при измерениях с повышенной точностью З 5 возникает необходимость в определении ьс расчетным путем, что значительно увеличивает трудоемкость определения температуры капель.Учитывая, что процесс нестационарного теплообмена между проволоч О кой и средами в настоящее время изучен недостаточно, расчетным путем можно получить только ориентировочные значения Ытс и с(ткЦель дополнительного изобретения повышение точности и уменьшения трудоемкости процесса измерения, путем устранения разности температур между каплей и спаем термопары в ее равновесном состоянии, С этой целью щ в устройство введены установленные соосно фотодатчики, осветитель,размещенные выше спая термопары по траектории движения капель, усилитель- формирователь импульсов, два блока задержки, формирователь блокирующего импульса, осциллограф и электронный ключ, причем Фотодатчик через усилитель-формирователь соединен с первым блоком задержки и через последовательно соединенные второй блок 9 задержки и формирователь блокирующего импульса - с одним из входов электронного ключа, второй вход которого подключен к генератору подогрева спая, а выход - к спаю термо.пары, входы осциллографа подключенык выходам первого блока задержки иусилителя,На фиг.1 изображена структурнаяэлектрическая схема устройств, нафиг. 2 - диаграммы напряжений, нафиг, 3 - диаграммы регулировки устройства, на фиг. 4 - типовая осциллорамма измерения термо-ЭДС термоприемника при измерении температурыкапель с помощью устройства.Устройство для измерения температуры движущихся капель включает диффузор 1, в верхней части которогоустановлена термостатированная дозатор-капельница 2, Формирующая цепочку калиброванных по массе капель3 горячей жидкости, которые падаютпо оси диффузора навстречу газовому потоку с постоянными параметрами. Ниже дозатора-капельницы по осидиффузора выставлен рабочий спай тер"мопары 4, которая через заграждающийфильтр 5 и усилитель б электрическисвязана с регистратором 7, например,светолучевым осциллографом, и входомкатодного осциллографа 8. Электродырабочего спая термопары 4 подогреваются от. генератора 9 переменнымтоком частотой порядка 20 кГц черезэлектронный ключ 10. Выше спая термопары соосно выставлены фотодатчик 11и осветитель 12.Устройство работает следующимобразом,При затенении падающей каплей 3фотодатчика 11 в его цепи возникаетэлектрический импульс (фиг. 2 а), который поступает в усилитель-формирователь 13. Сформированный усилителем электрический импульс (Фиг. 2 б)поступает в блоки задержки 14, 15и запускает их задним фронтом в момент(фиг.2 в). Блоки задержкисобраны на ждущих мультибибраторах,которые Формируют прямоугольныеим-;пульсы. Задний франт импульса отблока 14 запускает ждущую разверткуосциллографа 8 с временной задержкойФз -Г 2(фиг.2 в) после прохождения капли через луч осветителя. ЗаднийФронт импульса от блока 15 запускаетформирователь блокирующего импульса16 с временной задержкой Й+ - Г(Фиг. 2 г). Формирователь 16 Формиует прямоугольный блокирующий им,пульс длительностью Г-(Фиг.2 д),который подается на электронныйключ 10, отключающий на время ГТ 4(фиг,2 е) термопару от генератора подогрева 9.Для предварительной регулировки системы блокировки в устройстве используется электронный осциллограф 8 который запускается импульсом от блока задержки 14 в момент с (см. Фиг. За). На вход осциллографа через заграждающий /фильтр 5 и усилитель 6 подается сигнал от термопары 4.15 20 25 ЗО 35 46 45 59 55 Если подогреть спай термопары током генератора до температуры с (фиг.З) то на экране осциллографа в общем случае будет сканироваться кривая, схема которой представлена на фиг.За. Начало кривой соответствует моменту запуска ждущей развертки. Между Г и Т наблюдается спад кривой, связанный с блокированием источника тока подогрева термопары. Импульс а-б соответствует периоду Тд - 1 прохождения капли через спай.После прохождения капли. температура спая стабилизируется и вновь принимает первоначальное значение С . Целью регулировки является согласование начала блокирования источника ь тока подогрева с моментом Tд и разблокирования (к) с моментом Г. Это достигается путем варьирования длительностью импульсов, которые формируются блоками 15 и 16 соответственно (фиг.1 и Зб). Дах.ьнейший подогрев спая термопары током генератора приводит в рассматриваемом примере к исчезновению импульса а(фиг.Зв), когда спай подогревается до равновесной температуры сто, При отрегулированной системе блокирования приемы изме" рения температуры капель идентичны приемам, которыми пользуются при измерениях с помощью устройства по авт.св. Р 200819. На фиг. 4 приведена схема характерной записи изменения термо-ЭДС в цепи термопар в процессе измерения температуры капель, которую обычно получают с помощью регистратора 7. В период Г - ь (Фиг.4) температура спая термопары значительно ниже температуры контактирующих капель, что вызывает в цепи "положительные" импульсы а-Ь возмущения термо-ЭДС в цепи термоприемника. По мере подогрева спая от постороннего источника тока импульсы уменьшаются по высоте и при температуре с практически исчезают (интервал Р 1 в С).Дальнейший нагревв Съ спая приводит к появлению отрицательных импульсов с.Осциллограммы изменения термо-ЭДС в цепи термоприемника, полученные непосредственно с помощью устройства по авт.св. Р 200819 или предлагаемым устройством, не имеют внешних отличительных признаков. Однако во втором случае равновесная температура соответствует температуре капли, что повышает точность и сокращает трудоемкость измерений, т.к. исключаются дополнительные расчетные работы, связанные с определением значения поправки ьс. Равенство температур с и с подтверждается анализэм 7 равнейия (1). В периодотключения термоприемйика Я= О,признаком тепловой равновесноститермоприемника, как отмечалось выше,является равенство нулю производнойдс /дГ,Так как дт Е Ф О, то из уравнения следует равенство температурс = с. Численные значения сойределяются по осциллограммам с помощью дополнительных тарировочныхосциллограмм. Тарировочные осциллограммы записывают по калиброваннымэлектрическим сигналам, которые подаются на эквивалентное сопротивление, которое включается в период тарировки вместо термопары на вход регистрирующего канала.При измерениях температуры предлагаемым устройством формировали капли диаметром от 1 до 4 мм, рабочий спай хромель-копелевой термопары изготовили из термоэлектродов диаметром 40 и 32 мкм соответственно. Испытания показали, что устройство работоспособно и обеспечивает, более высокую точность измерений по сравнению с прототипом. формула изобретения Устройство для измерения температуры движущихся капель по авт.св, Р 200819, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости процесса измерения за счет устранения разности температур между каплей и спаем термопары в ее равновесном состоянии, в него введены установленные соосно Фотодатчик и осветитель, размещенные выше спая термопары по траектории движения капель, усилитель-формирователь импульсов, два блока задержки, Формирователь блокирующего импульса, осциллограф и электронный ключ, причем фотодатчик через усилитель-формирователь соединен с первым блоком задержки и через последовательно соединенные второй блок задержки и формирователь блокирующего импульса - с одним из входов электронного ключа, второй вход которого подключен к генератору подогрева спая, а выход - к спаю термопары, входы осциллографа подключены к выходам первого блока задержки и усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 200819 кл. 6 01 К 13/02, 19658 б 1 981 Составитель Н. ГоршковаРедактор Б. Федотов Техред А. Ач Корректор Н. Швыдкаяаювщешв ю аэив е 6531/35 Вака1 раж 907 Подписное осударственного комитета СССР лам иэобретений и открытий ква, Ж, .Раущская наб д. ВНИИПИпо д13035 р Мо иал ППП фПатентф, г; Ужгород, ул. Проектная