Устройство для измерения температуры

.(21 (22 (46 (71 тел ластину вленные ики т мпературы,етров 5еостат 15,енный ви обмотаных элесвязей згот 6 с датвиде термои 8,выпол резервуарами 7 атель воздуха,ерамического с пиралью. Введе и образованиена жня виде ного ие но новых нто С. М, Шилклопер,Сарычев-Чумбуридзе8) ая теп 1982,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ) Центральный научно-исследоваьский и проектно-экспериментальный институт промышленных зданийи сооружений(56) Оппл Л., Йокл М. Методика измерения микроклиматических условий вгигиеническойпрактике, - М.: Медгиз, 1962, с.88-89.Богословский В.Н.Строительнлофизика. - М.: Высшая школа,с. 87.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ(57) Изобретение м.б. использованопри оценке комфортности температурной обстановки помещения и позволяет расширить функциональные возможности. Устр-во содержит вентилятор1, патрубок 2, конфузор 3, экраниру 801368665 А 1 между элементами устр-ва позволяетобеспечить возможность определениярадиационной температуры (г. ) дляоценки комфортности температурнойобстановки помещения. Измерение проводят в три этапа. Этап "Сравнение"определяет соотношение между радиационной температурой и температуройвоздуха. На этапе "Контроль" компенсируют тепловое воздействие температурывоздуха на устр-во, для чеговыравнивают показания датчиков температуры. На этапе "Замер" осуществляют измерение искомой й . Для измерения радиационной температуры независимо от соотношения между йитемпературой воздуха устр-во д.б.снабжено ваттметром и нагревательным элементом. 1 з.п. 4 г-лы, 4 ил.1368665 2 1Изобретение относится к технике измерения температур, в частности, при оценке комфортности температурной обстановки помещения.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения радиационной температуры для оценки комфортности температурной обстановки помещения.На фиг. изображено устройстводля измерения температуры с датчиками, изготовленными в виде ртутных, термометров; на фиг2 - устройство для измерения температуры с датчиками, изготовленными в виде термопар; на фиг.З - устройство. для измерения температуры,. дополнительно снабженное ваттметром и нагревательным элементом с датчиками, изготовленными в виде ртутных термометров; на фиг.4 - устройство для измерения температуры, дополнительно снабженное ваттметром и нагревательным элементом с датчиками, изготовленными в виде термопар. Устройство для измерения температуры содержит вентилятор 1, к нагнетательной части которого присоединен верхности которого выполнены зеркальными, конфузор 3, турбулиэирующую,экранирующую пластину 4, два датчика температуры, изготовленные в виделибо однотипных ртутных термометров5.и 6 с резервуарами 7 и 8 (фиг.1и 3), либо в виде однотипных термопар 9 и 10, соединенных с потенциометром 11 через клюн 12, который может находиться в положениях 13 и 14,причем в положении 13 ключ 12 соединяет потенциометр 11 только с термопарой 9, а в положении 14 - с двумятермопарами 9 и 10 (фиг,2 и 4). Устройство для измерения температуры содержит реостат 15 и нагреватель воздуха, выполненный в виде керамического стержня 16, обмотанного спиралью 17, последовательно подключенного к реостату 15. Резервуар 7 термометра 5 (или термопара 9) размещен в патрубке 2 по его оси на расстоянии 1,550 2 калибра от выходного отверстия патрубка, а резервуар 8 термометра 6(или термопара 10) зачернен и размещен по оси патрубка 2 на. расстоянии1-5 калибров от его выходного отверстия, Турбулизирующая, экранирующая цилиндрический патрубок 2, обе по 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 пластина 4 расположена перпендикулярно его оси в патрубке 2 между нагревателем вбздуха и резервуаром 7 (или термопарой 9) на расстоянии 1,5-2 калибра от последнего, причем пластина 4 выполнена в виде круга диаметром 0,4-0,7 калибра, а обе поверхности пластины 4 изготовлены зеркальными. Конфуэор 3 выполнен в виде усеченного конуса,с углом раскрытия 50-70, диаметром основания 1 калибр и диаметром сечения 0,3-0,5 калибра, причем диаметр сечения не должен превышать диаметр пластины 4, и расположен на расстоянии 0,4-0,7 калибра от последней таким образом, что его ось совпадает с осью патрубка 2, а усеченная часть направлена в сторону пластины 4. Нагреватель воздуха, выполненный в виде керамического стержня 16, обмотанного спиралью 17, размещен в патрубке 2 по его оси между конфузором 3 и вентилятором 1.Для имитации поступления тепла на человека резервуар 8 ртутного термометра 6 должен быть выполнен цилиндрическим и расположен вертикально.Кроме того, устройство для измерения температуры может быть дополнительно снабжено ваттметром 18, нагревательным элементом 19 с зачерненной наружной поверхностью, в котором установлен второй датчик температуры - резервуар 8 термометра 6 (фиг.З) или термопара 10 (фиг.4), и ключом 20, который может находиться в положениях 21 и 22 и через который нагревательный элемент 19 подключен к реостату 15 и ваттметру 18.При этом в положении 21 ключ 20 соединяет источник питания с цепью, связывающей спираль 17 нагревателя воздуха с реостатом 15, а в положении 22 - с цепью, связывающей нагревательный элемент 19 с реостатом 15 и ваттметром 18.Для имитации поступления лучистого тепла на человека нагревательный элемент 19 должен быть выполнен цилиндрическим или чечевицеобразным и расположен таким образом, что его ось совпадает с осью патрубка 2. Расс тояние между рез ерв уаром 8 термометра 6 (или термопарой 10) и выходным отверстием патрубка 2 выбрано исходя из двух требований: резервуар 8 (термопара 10) должен об 1368665лучаться тепловыми потоками от ограждающих конструкций и оборудованияи находиться в ядре струи, выходящейиз вентилятора 1 через патрубок 2.Длина начального участка, соответствующего ядру струи, составляет1 0,335 -(1)где с 1 - диаметр выходного отверстия;а - коэффициент турбулентнойструктуры, равный для простой цилиндрической трубы 0,07,а для цилиндрического патрубка 0,076,Отсюда1 = 4,41 а - 4,796. (2)Расстояние между резервуаром 7(термопарой 9) и выходным отверстиемпатрубка 2 выбрано равным 1,5-2 диаметров патрубка, исходя из того,чтопри меньшем расстоянии на выходе изпатрубка не .скомпенсированы аэродинамические возмущения, вызванные расположением резервуара 7 (термопары 9) в конце патрубка 2, что приводит к неоднородностям в струе, обдувающей резервуар 8 (термопару 9) тер-,мометра 6, а при большем расстояниинеоправданно увеличена длина патрубка 2,Расстояние между резервуаром 7(термопарой 9) и турбулизирующей экранирующей пластиной 4 выбрано равным 1,5-2 диаметров патрубка, таккак при меньшем расстоянии не скомпенсированы аэродинамические возмущения, вызванные пластиной 4, что приводит к неравномерности обдува резервуара 7 (термопары 9), а при большемрасстоянии неоправданно увеличенадлина патрубка 2.Диаметр турбулизирующей экранирующей пластины 4 выбран равным 0,4-0,7диаметров патрубка, исходя из того,что при меньшем диаметре часть струиобтекает пластину без завихрений,чтоприводит к неравномерному температурному полю струи в зоне расположениярезервуара 7 (термопары 9), а прибольшем диаметре неоправданно увеличено аэродинамическое сопротивлениев патрубке 2.Угол раскрытия конфузора 3 выбранравным 50-70, исходя из того, чтопри большем угле неоправданно увеличено аэродинамическое сопротивлениев патрубке 2, а при меньшем неоправданно увеличена длина патрубка 2. Диаметр сечения конфузора 3 выбран равным 0,3-0,5 диаметров патруб.ка, так как при большем диаметречасть струи обтекает пластину 4 беззавихрений, что приводит к неравномерному температурному полю струи взоне расположения резервуара 7 (термопары 9), а при меньшем неоправданно увеличены аэродинамическое сопротивлениеи длина патрубка 2.Расстояние между конфузором 3 итурбулизирующей экранирующей пластиной 4 выбрано равньи 0,4-0,7 диамет 16 ров патрубка, исходя из того, чтопри меньшем расстоянии неоправданноувеличено аэродинамическое сопротивление патрубка 2, а при большемчасть струи обтекает пластину 4 без20 завихрений, что приводит к неравномерному температурному полю струи взоне расположения резервуара 7 (термопары 9), и неоправданно увеличена длина патрубка 2,25 В ряде случаев конструктивно удобнее размещать резервуар 7 термометра5 (термопару 9) в патрубке 2, а внеего - в ядре потока на расстоянии неболее пяти диаметров патрубка от патЗо рубка 2. При этом резервуар 7 (термопара 9) должен быть экранированот излучения, располагаться по осипатрубка 2, а расстояние от резервуара 7 (термопары 9) до патрубка 2должно быть выбрано минимальным в35указанных пределах. Выполнение поверхностей пластины 4 и патрубка 2зеркальными в этом случае необязательно,При наличии конструктивной возможности размещения резервуара 7 термометра 5 (термопары 9) на расстоянии не менее 6 диаметров патрубкаот нагревателя воздуха и изготовле 4 ния патрубка 2 на участке между нагревателем воздуха и резервуаром 7термометра 5 (термопарой 9) изогнутым так, чтобы исключить облучениерезервуара 7 (термопары 9) спиралью60 17, устройство для измерения температуры может быть изготовлено безконфузора 3 и пластины 4, так как наэтом расстоянии выравнена как аэродинамическая, так и температурная66 неоднородность струи, создаваемая нагревателем воздуха.Устройство, изготовленное безваттметра 18 и нагревательного элемента 19 (фиг1 и 2), предназначено10 15 20 25 40 значения междуи йтемпература,регистрируемая термопарой 9 (термо 5 13686 для измерения радиационной температуры только в случае ее превалированиянад температурой воздуха (г. з 1 ).Для измерения й независимо от соотношения между йиустройстводолжно быть дополнительно снабженоваттметром 18 и нагревательным элементом 19 (фиг.3 и 4),Измерение радиационной температуры проводят в три этапа: "Сравнение", "Контроль", "Замер". На этапе"Сравнение" определяют соотношениемежду С и,й , на этапе "Контроль"компенсируют тепловое воздействиетемпературы воздуха на устройство,для чего выравнивают показания датчиков температуры, на этапе "Замер"осуществляют измерение искомой радиационной температуры.Перед замером устройство с датчиками температуры, выполненными в виде термометров 5 и б располагают горизонтально, а с датчиками, выполненными в виде термопар 9 и 10 - вертикально. Этим поступление лучистоготепла на человека имитируется поступлением лучистого тепла на датчики. Этап,"Сравнение" проводят следующим образом. Включают вентилятор 1, 30 в результате чего воздух, проходящий через патрубок 2, обдувает термопары 9 и 10 (резервуарыи 8 термометров 5 и 6). При этом ключ 12 должен находиться в положении 14.Термопара 9 (резервуар 7 термометра 5) в значительной мере изолирована от тепловых потоков помещения патрубком 2, а на термопару 10 (резервуар 8 термометра 6) эти потоки оказывают существенное воздействие. Поэтому, хотя обе термопары (оба резервуара) фиксируют некоторые средние 65екают, а на этапе "Замер" переводят ключ 12 в положение 13 и по показаниям потенциометра 11 (по показаниям любого термометра 5 и 6) определяют искомую радиационную температуру, На этом измерение заканчивают.Если потенциометр 11 показывает положительную разность температур, измеряемых термопарами 1 0 и 9 (термометр 6 показывает более высокую температуру, чем термометр 5), это свидетельствует о том, что в данной точке помещения СС.В этом случае на этапе "Контроль" ключ 20 переключают в положение 21 или используют устройство, изготовленное без ватт- метра 18 и нагревательного элемента 19 (фиг.1 и 2), включают спираль 17 нагревателя воздуха и реостатом 15 плавно повышают температуру воздуха, проходящего по патрубку 2 до тех пор, пока показания потенциометра 11 не станут равны нулю (не сравниваются показания термометров 5 и 6).При этом. температурная неоднородность струи, создаваемая нагревателем воздуха, выравнивается путем последовательного сжатия потока в конфуэоре 3, внезапного расширения на выходе из конфузора и турбулизации за пластиной 4. Прямое облучение термопары 9 (резервуара ) спиралью 17 исключается размещением в патрубке 2 пластины 4, а переизлучение с пластины сведено к минимуму зеркальным покрытием ее поверхностей. Нулевые показания потенциометра 11 (равенство показаний термометров 5 и 6) свидетельствуют об исключении влияния на показания термопары (термометра 6), следовательно при этом обе терФ мопары (оба термометра) регистрируют радиационную температуру.метра 5) - о том, что С, болеевысокая - о том, что йЕсли показания потенциометра 11равны нулю (термометры 5 и 6 показывают одинаковую температуру), это свидетельствует о том, что г.=.В этом случае этап "Контроль" пропус 55 метром 5), ближе к в, а температура,регистрируемая термопарой 10 (термометром 6), ближе к . Поэтому равенство температур на термопарах 9 и1 О (термометрах 5 и 6), свидетельствует о том, что Е ь = с, более низкая температура термопары 9 (термоНа этапе "Замер" ключ 12 переключают в положение 13 и по показаниямпотенциометра 11 (по показаниям любого термометра 5 или 6) определяют искомую радиационную температуру. Наэтом измерение заканчивается,Если потенциометр 11 показываетотрицательную разность температур,измеряемых термопарами 10 и 9 (термометр 6 показывает более низкую температуру, чем термометр 5), это свидетельствует о том, что в данной точке помещения С( е . В этом случаеустановка для измерения температуры368665ниям ваттметра 18 - И (на шкале ваттметра 18 может быть установлена дополнительная шкала е , оттарированная в зависимости от ,и Г), На5этом измерение заканчивают.Конкретные параметры устройства(фиг.4) могут быть следующими: диаметр патрубка 20-30 мм; скорость 10 потока воздуха на выходе из патрубка4-6 м/с; производительность вентилятора 5 - 5 м /ч; длина керамического стержня 100 мм; расчетная максимальная мощность спирали 300 Вт; рас 15 четная максимальная мощность нагревательного элемента 0,5 Вт; диапазонизмерения ваттметра 0 - 0,5 Вт. где,й - мощность, регистрируемаяваттметром 18;- Коэффициент лучистого тепловобмена, определяемый экспериментально для заданной поверхности нагревательногоэлемента 19;Р - площадь поверхности нагрева.тельного элемента 19; й - температура поверхности йалоьгревательного элемента 19,Отсюда 71 обязательно должна быть снабжена ваттметром 18 и нагревательным элементом 19.На этапе "Контроль" ключ 20 переключают в положение 22, включают нагревательный элемент 19 и реостатом 15 плавно повышают температуру нагревательного элемента 19 до тех пор, пока показания потенциометра 11 не станут равны нулю (не сравняютсяпоказания термометров 5 и 6).Это равенство свидетельствует о том, что температура поверхности нагревательного элемента 19 равна температуре воздуха, омывающего эту поверхность, следовательно конвективный теплообмен на этой поверхности отсутствует, а регистрируемая ватт- метром 18 мощность затрачивается на поддержание стационарного лучистого теплообмена между ограждениями помещения и поверхностью нагревательного элемента 19:ф - фл(фаова) л( Вй) ф (3) Ий (4)Р ЬПо формуле (4) на этапе "Замер"определяют искомое значение й . Дляэтого ключ 12 переключают в положе-.ние 13 и по показаниям потенциометра11 (по показаниям любого термометра5 или 6) определяют й , а по показаФормула изобретения 201. Устройство для измерения температуры, содержащее два датчика температуры, один иэ которых расположен в патрубке, и вентилятор, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности определения радиационнойтемпературы для оценки комфортноститемпературной обстановки помещения,оно снабжено реостатом и нагревателем воздуха, расположенным в патрубке между первым датчиком температурыи вентилятором и последовательно соединенным с реостатом, причем патрубок присоединен к нагнетающей части З 5 вентилятора, а второй датчик температуры зачернен и размещен по осипатрубка на расстоянии от него, равном 1-5 диаметром патрубка.2. Устройство по п.1, о т л и - 40ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено ваттметром и вторым нагревателем, в котором установлен второйдатчик температуры, причем второй 45нагреватель подключен к реостату иваттметру.