Устройство для измерения низких температур в криогенном трубопроводе

 

Изобретение относится к устройствам измерения низких температур в криогенной технике и может быть использовано для измерения низких температур в других областях. Цель расширение диапазона измерения, увеличение чувствительности и повышение точности измерения. Устройство состоит из трубопровода 1, по которому движется криогенный продукт, термочувствительного элемента 2, выполненного из титанового материала, например, в виде проволоки или пленки и размещенного в гильзе 3, установленной по отношению к трубопроводу с диаметром 20 мм под углом не более 20°. Омедненные концы титановой проволоки или пленки 4 соединены с выводными проводами 5, которые образуют обмотку 6 на трубопроводе 1 с тепловым контактом не менее 1 см² каждый. 2 ил. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам измерения температуры в криогенной технике и может быть использовано для измерения низких температур в других областях. Целью изобретения является расширение криогенного диапазона измерения температур от 0,4 до 373 К и выше и увеличение чувствительности, а также повышение точности измерений путем снижения теплопритоков. На фиг.1 представлена схема устройства для измерения низких температур; на фиг.2 характеристика термочувствительного элемента. Устройство включает трубопровод 1, по которому движется криогенный продукт (например, азот, аргон, кислород, водород или гелий в жидком, газообразном или надкритическом состоянии), температура которого подлежит измерению, термочувствительный элемент 2, выполненный из титана, например, в виде проволоки или пленки и размещенный в гильзе 3, которая представляет собой сквозную трубку, вваренную внутрь трубопровода 1 под углом 20^o, по отношению к оси трубопровода 1 с диаметром 20 мм. Омедненные концы титановой проволоки или пленки 4 соединены с выводными проводами 5, которые образуют обмотку 6 на трубопроводе 1, при этом обмотка 6 имеет тепловой контакт с трубопроводом 1 на площади не менее 1 см². На фиг.2 представлена характеристика термочувствительного элемента, где на вертикальной оси отложены значения температуры в единицах К, а на горизонтальной оси сопротивление (электрическое) термочувствительного элемента 2 в омах. Устройство работает следующим образом. По трубопроводу 1 движется криогенный продукт, температура которого измеряется чувствительным элементом 2. В трубопровод 1 вваривается сквозная гильза 3 (как правило, трубопровод 1 и гильза 3 выполняются из нержавеющей стали как материала, имеющего низкую теплопроводность и широко используемого в криогенной технике). Установка сквозной гильзы 3 по отношению трубопровода с диаметром 20 мм осуществляется под углом не более 20^о, при этом увеличивается длина теплового моста от стенки трубопровода 1 до термочувствительного элемента 2, что снижает теплоприток к термочувствительному элементу 2, уменьшает погрешность измерения и, следовательно, повышает точность измерения. Кроме того, обеспечивается герметизация выводных проводов 5, а также упрощается установка термочувствительного элемента 2 в заданное контролируемое сечение потока криогенного продукта путем перемещения элемента 2 вдоль сквозной гильзы 3. Величина 20^о выбрана оптимальной с точки зрения достаточной длины теплового моста и технологичности размещения термочувствительного элемента 2. Концы титановой проволоки или пленки 4 омеднены и соединены с медными выводными проводами 5, которые в свою очередь являются началом обмотки 6, навитой на трубопровод 1. При этом обеспечивается надежная электрическая связь, а также минимальный теплоприток к чувствительному элементу 2 по соединительным проводам 5 за счет выбора оптимальной площади теплового контакта каждого из выводных проводов 5 с трубопроводом 1, составляющего не менее 1 см². На фиг.2 следует, что устройство имеет близкую к линейной характеристику в диапазоне измеряемых температур от 4,2 (жидкий гелий) до 77,7 К (жидкий азот). Исследования в области более высоких температур до 273,15 К (точка таяния льда) и далее до 372,65 К (кипение воды) показывают, что линейность сохраняется.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР В КРИОГЕННОМ ТРУБОПРОВОДЕ, содержащее термочувствительный элемент с выводными проводами, подключенными к измерительному прибору, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и увеличения чувствительности, термочувствительности элемент выполнен из титана. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения теплопритоков, в нем выводные провода термочувствительного элемента намотаны на трубопровод с площадью теплового контакта каждого из них не менее 1 см².

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2