Способ определения радиационного тепловогопотока из излучающего слоя газа

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ. и >745244 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 031077 (21) 2534964/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки 14о—

G 01 J 5/10

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открыти и (23) Приоритет

Опубликовано 070881. Бюллетень Н9 29 (5З) УДК 536.521 (088. 8) Дата опубликования описания 070881 (72) Авторы изобретения

A.Ю.Куприс, И.Э.Синкявичус и М.М.Тамонис (71) Заявитель

Институт физико-технических проблем энергетики

АН Литовской ССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЦИОННОГО ТЕПЛОВОГО

ПОТОКА ИЗ ИЗЛУЧАКЮДГО СЛОЯ ГАЗА

Изобретение относится к области теплоиэмерений. Способ может быть использован для определения составляющей радиационного теплового потока от излучающего слоя газа s каналах сложного сечения или в замкнутом объеме при сложном теплообмене.

Известные способы измерения локальных радиационных тепловых потоков основаны на применении различного вида датчиков тепловых потоков или радиометров. Измерение же полного радиационного теплового потока на заданной ограничивающей излучающий объем газа поверхности связано как с трудностями учета влияния геометрии объема, так и с проблемой разделения общего теплового потока на радиационную и конвективную (или кондуктивную) составлякиаие.

Ближайшим техническим решением к предложенному является choc06 определения радиационного теплового потока от излучающего слоя газа в каналах сложного сечения или в замкнутых объемах, включающий измерение интенсивности радиационного теплового потока s пределах узкого телесного угла, Однако известные способы не позволяют е необходимой точностью определять радиационный тепловой поток в каналах сложного сечения или в замк- нутом объеме.

Цель изобретения — упрощение и повышение точности определения радиационного теплового потока от излучающего слоя газа в каналах сложного сечения илй в замкнутом объеме.

Для достижения этого измеряют интенсивность радиационного потока прн двух оптических толщинах слоя газа. Радиационный тепловой поток определяют по формуле

ыьа 2й 11 тК 4 -4 4 -4 1 рад

1- 4 (1) где L4 и 1. — геометрические длины луча;l(L„) 1(1.Х) — соответствующие результаты измерения узкоугольных радиометров, -пересчитанные на единичный телесный угол, 3 745244 4

4 — геометрическии параметр. канала, (р>эд — поправка на собственное излучение стенки с радиометром.

На чертеже схематически представлен излучающий объем газа V, ограни.ченный плоскими поверхностями S 5

1 2

Ь и 54.Для простоты принято,что по- перечное сечение замкнутого объема является прямоугольником. Принимается, что объем V -заполнен гомогенным излучающим газом. Для определения радиационного теплового потока монтируются два узкоугольных радиометра

1 и 2, например, один в нормальном направлении на поверхности S4 а второй — в нормальном направлении íà поверхности S . Предполагается, что применяемые уэкоугольные радиометры

1 и 2 позволяют определить интенсив. йости излучения объема I и 1 g в пределах телесных углов Я и у, для оптических толщин L4 u L < соответст-> венно. Интенсивности излучения на .одиночный телесный угол в единичную площадку определяются по формулам ,(„>, л ь,>= — а-,(2>

1 3„К1 ) 2 Ъ.4 где I-; и t; — площади входных диафрагм узкоугольных радиометров. В качестве узкоугольных радиометров могут использоваться приборы, изготовленные по схеме радиометра беэ фокусирующей оптики.

Способ обосновывается тем, что полный радиационный тепловой поток на любой поверхности 5 от излучающего объема газа V определяется уравнением

Ц =)3 J (« 9)з(нбсозВд&3Щ5 ййраь(З)

Здесь поправка

< > g = 1 (> (и) -В (Трси)16,(4) где Т- - температура ограничивака ей поверхности

Т вЂ” температура радиометра, >1 — интенсивность собственного излучения единичной поверхности стенки,  — интенсивность излучения абсолютно черного тела а

 — угол между лучом и нормалью на поверхности .S, ф — азимутальный угол, учитывая то обстоятельство, что температура узкоугольного радиометра, как правило, отличается от температуры ограничивающей поверхности.

В общем случае интенсивность излучения I (S,8,9) в на"правлении" луча L является сложной функцией как от reометрии канала так и от спектрально го коэффициента поглощения среды ж

ОО

- b и = > ь>екр с-Д ах >,1ц у „

6 о о

° (-М„» зе афь <д и включает в себя спектральное излучение противостоящей стенки I © (L ) .

Ж

Для той же среды 1(L) главным образом зависит лишь от геометрической длины луча L(S< @,ф1). Разлагая

1(L) в ряд Тейлора в окрестности имеем

Далее, заменяя операцию дифференцирования конечными разностями, имеем . 3(() =D(I „)+$3(,Ь )-V(I.Ä)) „, 1 „,)

Значение уравнения (7) вставляем в уравнение (3), вводим обозначение

L(I = —" J 3 1 L(,5„&„9) Sfn g COg 96Я8.д8(Щ

30 после чего получаем уравнение (1).

Так полный радиационной тепловой поток на заданной поверхности S рассчитывается по данным измерений интенсивностей 1(4 ) и 1(LZ) по формуле (1) с учетом поправки49рдд.

Геометрическая характеристика Ч> может быть вычислена по формуле (8), например, методом Монте-Карле.

Интенсивность излучения стенок

1, „ Т „ на месте установки радиометров оценивается по справочным данным оптических свойств ограничквакщей

4» повеРхности. Предполагается, что температура ограничивающей поверх- ности Т яи чувствительного элемента радиометра Ту являются известными, »к Способ позволяет достаточно просто и точно определить полный радиа ционный тепловой поток, так как для заданного канала достаточно лишь один раз определить геометрический

»» .паРаметР Ч к велкчинуМрс б . Способ упрощает процесс определения радиационного теплового потока в каналах или -в объемах сложной геометрии, разрешает упростить средства измерения, сокращает время определения и таким

46 образом дает экономический эффект при теплофиэических исследованиях.

Кроме того, способ может быть использован в Ькстемах автоматического контроля различных теплотехнических

6» процессов.

745244

Формула изобретения

Составитель С. Соколова

Редактор Е. Катаманина ТехрЕд.Т. Маточка Корректор Е. Рошко

Заказ 5917/50 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений,и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° ю

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ определения радиационного теплового потока от излучающего слон газа в каналах сложного сечения или ,в замкнутых объемах, включающий изме-. рение интенсивности радиационного теплового потока и пределах узкого телесного угла, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью упрощения и повьыення точности определения, измеряют интенсивность радиационного потока при двух различных оптических толщинах слоя газа, радиационный тепловой поток определяют по формуле геометрические длины луча, соответствующие результаты измерения узкругольйых радиометров, пересчитанные на единичный телесный угол, геометрический параметр канала, поправка на собственное излучение стенки с радиометром.