Способ определения температуры газа и частиц в рабочем теле мгд-генератора

,й;. У 11и А,С. Уринс х температур Измерение тем"Наука", 1961,бо а с:с".4 ы длдвухфазнойй угольнойстанции на ае ред. ШумяцкоР, 1979, с. 1 определ ового э мерно ности прибл симал 55 зО Р атур енер лины ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 2915901/18-25 (22) 14.05,80 (46) 23.03.85, Бюл. (72) И.А, Васильева (71) Институт высок АН СССР(53) 536.35(088.8) (56) 1, Кадьш 1 евич А пературы пламени. М с. 85,2. Лицкп Я. Разр измерения тсмперату струе продуктов сго пыли, В сб,: МГД-эл твердом топливе. По го Б.Я. ЦВТ, АН СС (прототип),(54)(5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗА И ЧАСТИЦ В РАБОЧЕМ ТЕЛЕ МГД-ГЕНЕРАТОРА, заключающийся в том, что измеряют интенсивность излучения источника сравнения ф (Л), интенсивность излучения рабочего тела ф(Л), ,интенсивность излучения рабочего тела, просвечиваемого излучением источника сравнения ф ( Л) по крайней мере на двух длинах волн Ли Л , одна из которых Л, расположена в области резонансной линии щелочного металла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры газа и частиц, длину волны Л выбирают так, что она отстоит от Л на расстоянии, определяемым соотношением:,ЯО 888671 где р - давление продуктов сгорания, атм;- приближенное значениеминимально возможнойтемпературы рабочеготела МГД-генератора,фК;1 Е - мольное содержание атомов щелочного металла срезонансной линией на Л- глубина излучателя, см;1(Л) - допустимая оптическаяплотность на Йх, аЛ Ф - атомарный фойхтовскийкоэффициент поглощения(СМн) На раССтОяНИИ АЛФот центра линии,где фойхтовский контур переходит встепенной с показателем степени т-х),причем при проведении измерений надлинах волн Л и Л 1 из последовательНОСТИ СИГНаЛОВ Ф ( Ле) е ф(Л ) е фй( Ле)при требуемой погрешности К(7) выбирают лишь те группы, которые удовлетворяют соотношениюООфч-ф,(чЯ 0ф л,) Ь)ф 4 МффЧ ОЪф,(л,1+ ф,(Ч- ф, М)С1 ФЬВОо к где Х - коэффициент величины дротоприемнике с разтью, равной размер- Ф,(л;);иженное значение макно тозможной темперабочего тела МГД тора, К;волн; мкм.88867Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения температуры про"дуктов сгорания рабочего тела МГДгенератора.5Известен способ определения температуры продуктов сгорания методомобращения спектральных линий (1.При определении температуры газаэтим методом измеряют три световыхпбтока в области спектральной линии,характеризующей излучение газа: интенсивность излучения источника сравнения Ф,( В;) с известной температурой Т), интенсивность излучения про-"дуктов сгорания Ф ( 3;), интенсивность9излучения процуктов сгорания и просвечиваемого излучением источникасраьнения ф (г,) для соответствующей3ДЛИНЫ ВОЛНЫ / ( 1 12,1 аС помощью этих трех величин можноопределить температуру чисто газообРазных продуктов сгорания, однако,если в продуктах сгорания имеютсятвердые или жидкие частицы,. то данным,способом определить температуру газаи частиц нельзя.Наиболее близким к изобретениюявляется способ Определения газа ичастиц в рабочем теле МГД-. еиератора,Щзаключающийся н том, что изь 1 еряют интенсивност 1 излучения ф (ф ( 1,)Ф (11 ) на Разных длинах волн г и1при этом ( - длина волны, харак терная для резона,нсной линии кагпя, авыбирают так, чтобы излучение наэтой длине волны было связано только с частицами 2"Однако измерение температуры газаи частиц ведется с неконтролируемойв процессе опытов случайной приборной погрешностью, Если при измеренияхв стационарной среде эту погрешностьможно уменьшить увеличением числаизмерений, то при исследовании нестационарного рабочего тела МГД-генератора этого сделать нельзя, когдахарактерное время измерения рабочеготела в МГД-генераторе сравнимо современем между получением двух последовательных групп сигналов Ф ( 3,),Ф), фз( ;) по которым рассчитывается температура.Нет критерия, который опреде;1 яетколичественно расстояние между длинами волн 3,1 , Такой критерийнеобходим так как резонансные линиищелочных металлов в МГД-генераторахобладают широкими крыльями и естьГ1 3 опасность при выборе, опирающемся лишь на знание расположения соседних спектральных линий, Остаться на крыле линии и получить сведения о температуре частиц с большой неконтролируемой погрешностью.Целью изобретения является повышение точности измерения температуры,Поставленная цель достигается тем, что в способе определения температуры газа и частиц в рабочем теле МГД- генератора, заключающемся в том, что измеряют иитенсивность излучения источника сравнения Ф (1; ), интенсивность излучения рабочего тела ф (Д;), иь 1 те 11 сивкость излучения рабочего тела, просвечиваемого излучением источ-. ника сравнения ф,(1 ), по крайней3с мере на двух длинах волн 3 и ., Одна из которых 1 расположена в области резонансной линии щелочного металла, длину волны 1 выбирают так, что Она отстоит от 0 на расстоянии, определяемь 1 м соотношением; где р - давление продуктов сгорания атм; Т - приближенное значение миЧ 11 н ни 1:ально возможной температуры рабочего тела МГДогенератора К; - малярное содержание атомов щело 1 ного металла с резонансной линией на д,; 1 - глубина излучателя, см; -Й 1 допусти 143 я Оптическаяплотность линии на ,й 3- атомарный фойхтовский коэфициент гоглощечия (см) на расстоянии 3 ОТ центфра линии, где фОЙхтовский контур переходит в степенной с показателем степени (-х), причем при проведении измерений на длинах волн р и Дг из последовательности групп сигналов ф(1), Ф(1), Ф (11,) при заданной погрешности К выбирают лишь те группы которые удовлетворяют соотношениюоК риг оп7 7 81 2600 2560 8,0 1,5 16,0 2,7 10 15,7 4,0 15,3 2 2790 2820 плазму, и опорный 2, который позволЯет следить за изменением чувствительности Фотоэлектронного умцожителявследствие изменения внешних магнитных полей, нестабильности источцика 5питания и утомляемости Фотокатода,Пигание истбчников сравнения,осуществляется от стабилизированных блоковпитания 3, Излучение от основногоисточника сравнения направляется спомощью линзы 4 через защитное сгекло5 ца объект измерения температуры 6,При измерении температуры в МГД-генераторе используется квазипараллель 1 Н 15 й пучок света, При этом нить источника сравнения устанавливается в Фокусе линзы 4, Линза 7 фокусирует измерение от плазмы ца входную щель 8монохроматора 9, используемого длявыделения излучения в узком спект" Кральном интервале, Излучение от опорного источника с помощью линзы 10 ипризмы 1 Направляется на кубпризмус полупрозрачной дивт.оцалью 12 и далее поступает ца вхопцую щель монохроматора. На выходе монохроматораустановлен фотоэлектронныи преобразователь 1;, В дацнои схеме используется временное разделение световыхпотоков, которое обеспечивается мо)дуляторами: основным 14 и вспомогательным 15,. Спцфазцое вращение моторов модуляторов Осуществляется спевиальным блоком 16. С выхода преобразователя 13 сигналы через эмиттерный повторитель 17 подаются в измери -тельный блок 18 где происходгг иреобразогание электр.5 ческих сигналов,с. эсаЕМ ТОИ СигпаЛа 5 ПР 011 ОРДИОЦНПЬЦЬГХпотоку излучсция плазмы, источникасравнения и суммарному потоку излучения плазмы и лампы поступают павход вычцс питепьцой маз 5 ицы (ЗВМ) 19.К выходу ЭВМ 19 подключен датчик 20,установленный на монохроматоре и дающий сигнал, пропорциональцый измеряемой длине волны л,.Настройка монохроматора на разные участки спектра производится поворотом его диСпергирующей системы мотором 21 от ЗВМ в соответствии введенной в цее программой через тиристорный блок 22. Результаты расчетатемпературы газа представляются надисплей 23.Основные условия опытов: Р=1 атм;Т, -2300 К, Т, -3000 К, мольцоесодержание калия 1 А, толщина излучателя = 20 см.В устройстве применяется Фотоприемцик. Экспериментально измеренныйкоэффициент дробного эффекта в использованной схеме нагружеция Фотоприемника Определяется величинойК=-2 МВ,Измерение температуры велось в области резонансной линии натрия,о=5890 Л -0,59 мкм, Величицаопределялась по соотношению (3), Содержание атомов натрия по Отношению ксодержанию атомов калия, как показывают специальные Опыты с техническим поташом, составляет не более0,05, поэтому = 0,057. Пользуясьизвестными данными, получаем О, =10 А,К=152,В соответствии с Формулами для Фойхтовского контура находим 710 А=2/О, 1, по соотно:нению (3) находимч о- 17 21 А, Выбирают -- 5860 А,В табл, 1 и 2 приведены некоторые данные по измсрециям ца длинах волн и , В первых трех столбцах приведены сигналы Ф,( ч;), Ф (), Ф( 1;). В четвертом - комбинация сигцъчов,входяпая в левую часть неравенства,2),ит ли на .от н поправку на о длине волны а температуры гтиц на изм естное соо дены в ЭВМ измер ратур из-за чи теаза янияволны 3 час Иэв вве а дл н е для поправ ш вид в следую1ат Ь (1 фоС) 2 Ъ( 2) ф 2("2) ф 1 (а 1) Ф,(л)- ф 1(л) ф, (а,) О ф,(л,) ф,ф ф,д,)-фф,Ю 2 (а 1) 2(а) Так как попрв расчете испол а обычно невеликуются средние зна Требуемая погрешность измерения температуры газа составляет К=1,5 Е а измерения температуры частиц - К 37. Рассчитаем при а, допустимую величину правой части неравенства (2), Она составляет 7,5 при а . Аналогично прн а величина равна 30, Сопоставление с этими величинами значений четвертого столбца дает оценку пригодности измеренных сигналов для определения температуры газа с требуемой точностью.В программу вычислительной машины 45 включены оценка пригодности по соотношению (2), поэтому расчет температуры произведен во всех случаях, за исключением строк 3,4 таблицы 1, в которых группы, сигналов на длине волны Л не пригодны для определения температуры газа с требуемой точкостью. В шестом столбце приведены температуры, рассчитанные по известной формуле обращенного метода обра 5 щения1 1 ЛТФ,(Р,) л С 2 ригодность )30 Т час9 88867 ния Ф,(М) 3,2 В ф Л0,86 В, ф () )фЗ,б В. В седьмом столбце ф атабл. 1;приведены окон чательные значения температуры газа.Использование способа определения 5 температуры с заданной заранее точностью дает возможность надежно оп-тимизировать процесс работы сгорания,экономить топливо на МГД-электростанция, повысить эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую,Составите П.Горькова Техред С.Н. Ананьеваунова Корректор М Розм Редак 86/3 897 По твенного комитета ССС етений и открытий ак Тираж НИИПИ Государ по делам изобр 35, Москва, Жсно 13 5, Рау я наб,иал ППП Патент , г, Ужгород, ул, Проектная,