Радиометр

 

38627I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналкстичвских

Респубпик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 31.Х11.1970 (1и 1608683/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовало 14.Ч1.1973. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 10.Х.1973

М. Кл. G ОЦ 5/12

Тасударственкый комитет

Совета 1иниистров СССР во делам нзооретеинй и открытий

УДК 537.324(088.8) Автор изобретения

Л. М. Хритов

Заявитель

РАДИОМЕТР

Изобретение относится к устройствам для измерения радиационного теплового потока в спокойной и движущейся средах.

Известно устройство для измерения радиационного теплового потока с углом раскрытия приемника, отличным от 180, содержащее охлаждаемый корпус с размещенными в нем чувствительными элементами.

Недостатком известного устройства является невозможность применения его для измерения радиационной составляющей и ограниченном пространстве при изменении давления в широком диапазоне, так как изменение давления приводит к изменению расхода сухого воздуха, а следовательно, и к изменению режима работы тепловоспринимающего элемента (из-за изменения числа Рейнольдса).

Цель изобретения — измерение радиационной составляющей теплового потока в движущихся и неподвижных средах.

Для достижения указанной цели радиометр снабжен закрепленной на полых пилонах охлаждаемой пластиной, выполненной в виде осесимметричного плоского тела, заподлицо с поверхностью которой расположены чувствительные элементы, и охлаждаемым экраном, укрепленным над пластиной на расстоянии не менее 1,2 ее толщины, причем телесный угол,:направленный из центра пластины на экран, составляет не менее 150, Полости,пилонов соединены с системой охлаждения корпуса.

На фиг. 1,изображен радиометр, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез по Б — Б на фиг. 2.

Радиометр содержит фланец 1 для крепления к изделию, охлаждаемую водой пластину

2, изготовленную из меди или другого материала с высокой теплопроводностью (поверх10 ность пластины хромируется .и полируется), чувствительный элемент — термостолбик 8, включающий эталонные элементы 4а и 46, изготовленные с большой точностью по толщине из хромеля или константана и впаянные се15 ребром или серебряным припоем между медными шайбами Ба и 5б и медным столбиком

0, охлаждаемым водой, Над пластиной 2 расположен охлаждаемый ,водой экран 7 из меди или другого материала

20 с высокой теплопроводностью. Поверхность экрана 7, обращенная к пластине 2, хромирована матово.

Пластина 2 крепится к фланцу 1 при помощи пилонов 8 и 9 (см. фиг. 3), через кото25 рые осуществляется подвод,и отвод охлаждающей воды, Экран 7 также установлен на пилонах 10 и 11, через которые производится подача и отвод охлаждающей воды. Термоэлектродные приводы 12 и 18, изготовленные

30 из того же материала, что и эталонные эле386271 менты 4а и 4б, соединены с последними путем сварки. Медные термоэлементы 14 и 15 зачеканены в медные шайбы 5а и 5б соответственно.

Радиометр включает также,фланец lб для крепления экрана 7, термоцемент 17, клеммы

18 — 21 (см. фиг. 2), соответствующие термоэлектродным приво дам 12 — 15, клемму 22 корпуса пластины 2 или медного столбика б, патрубки 28 и 24 .подвода и отвода охлаждающей воды к пластине 2, патрубки 25 — 2б подвода и отвода охлаждающей воды к экрану 7, электроизоляторы 27 — 29, трубки 80, экранирующие термоэлектродные провода, и термопары 81, регистрирующие температуру экрана 7. Термостолбик 8 устанавливается в пластине 2 и пропаивается по боковой поверхности медного столбика б.

Поверхность термостолбика 3 должна быть выполнена заподлицо с поверхностью пластины 2. Зазоры между термостолбиком 3 и пластиной заполняются высокотемпературной термоизоляцией. Термоэлектродные проводы

12 — 15 изолированы, уложены в пазы и залиты высокотемпературным термоцементом.

Для увеличения надежности от измерительных элементов прокладывается два термоэлектропровода.

В ограниченном пространстве и при интенсивном охлаждении фланца датчик можно изготовить без экрана, роль которого будет выполнять фланец.

Телесный угол от измерительного элемента в сторону экрана должен быть не менее 150 .

При соединении термоэлектропроводов 14 и 15 с прибором будет измеряться разность термо-э. д. с. на двух поверхностях пластины, при соединении проводов 12 и 14 — термоэ.д.с. на поверхности элемента со стороны экрана, при соединении проводов 13 и 15 термо-э. д. с. со стороны газа, наконец, при соединении проводов 12 и медного столбика б— термо-э. д. с. между шайбой элемента 4а и столбиком б, а при соединении провода 13 и медного столбика б — термо-э. д. с. между шайбой 4б и столбиком б.

Радиометр работает следующим образом.

При течении газа в ограниченном и неограниченном пространстве газ,,набегая на переднюю кромку |пластины 2, обтекает ее с двух сторон. Условия обтекания практически одни и те же, а следовательно, и условия конвективного теплообмена одина ковы, отличия лишь в радиационных составляющих.

Чувствительный элемент, направленный в сторону источника излучения, регистрирует более высокий суммарный тепловой поток, чем направлeííûé на экран, т. е.

Ча ЧНОнВВ + Члуча Ф

Чб ЧВОнаб + Члучб °

В силу того, что Читан, = Чнонв, измеренное значение будет

О

Чизи — Члучб Члуч — 1 изм а б

5 где At „,м — измеренный перепад температур между двумя поверхностями, Х вЂ” коэффициент теплопроводности эталонных элементов, значение которого берется по средним значениям замеренных температур а + а б + 4

2 2

tcp—

15 г где t, и i — температуры поверхности эталонных элементов со стороны охлаждающей воды;

6 — толщина двух эталонных элементов, т. е. Ь=ба=Ь . (5)

Но так как лучистый тепловой поток между газом и твердым телом выражается зависимостью го

25 100 100, ) е — табличное значение черноты стенки, зависящее от материала и состояния поверхности; н, — эффективная степень черноты газа аг — Аг

-(;;) е„А, — табличные значения (берутся по температуре и составу газа);

Т„, — температура поверхности твердого тела;

Т,— температура газа;

Со —.постоянная Стефана — Больцмана, то для рассматриваемого случая

40

Члучг, — Чгга — габагб о (9) а для

Члуча = агна нга Со +

+ „c, ((,,";) — (;;;")*). где второе слагаемое (10)—

100 100 (10) характеризует теплообмен между экраном и поверхностью измерительного элемента, но так как температуры Т, и Т,„ будут близ65 ки, то этим слагаемым можно пренебречь. где в — эффективная степень черноты стенки ага+ 1 зо ага г

386271

Решая совместно уравнения 3, 9 и 10, получим:

Предмет изобретения чзуч6 деизм а так как материал измерительных элементов один и тот же, их степени черноты равны и

4 4 тг — т,„а

4 4 тг — т„6 то

Е г6

Х вЂ” Л изм

В е — а г6 га

1 везуч — Чизм

6 га

Я г6 (1 1)

ala га г ма а6 г6 г ш6

Радиометр, содержащий охлаждаемый корпус с размещенными в нем чувствительными элементами, отличающийся тем, что, с целью измерения радиационной составляющей теплового потока в движущихся и неподвижных средах, он снабжен закрепленной на полых .пилонах, полости которых соединены с системой охлаждения корпуса, пластиной, выполненной в виде осесимметричного плоского тела, заподлицо с поверхностью которой расположены чувствительные элементы, и охлаждаемым экраном, укрепленным над пластиной на расстоянии не менее 1,2 толщины пластины, причем телесный угол, направленный из центра пластины на экран, составляет .не менее 150 .

386271

Ю-b

Составитель Н. Горшкова

Техред А. Камышникова

Корректор А. Васильева

Редактор Н. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2760/16 Изд. ¹ 1654 Тираж 755 Г1о (писн<>с

ЫНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5