RU1811610C - Устройство дл исследовани характеристик потоков - Google Patents

Abstract

Использование: исследование характеристик теплообмена в высокотемпературных газовых потоках. Сущность изобретени : устройство содержит трубчатую подложку, на которой последовательно расположены первый и второй чувствительные элементы, подключенные соответственно к первой и второй схемам нагрева и температурной стабилизации. Выходы схем нагрева и температурной стабилизации подключены соответственно к первому и второму индикаторам. Регулируемый источник хладагента св зан с полостью в подложке и с выходом второй схемы нагрева и температурной стабилизации. 2 ил. У Ё

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  исследовани  характеристик теплообмена в высокотемпературных газовых потоках.

Цель изобретени  - расширение диапазона контролируемых высокотемпературных потоков.

На фиг.1 изображен датчик, общий вид; на фиг.2 -структурна  схема устройства дл  исследовани  характеристик потоков.

Устройство дл - исследовани  характеристик потоков содержит трубчатую подложку 1, выполненную из диэлектрического материала и снабженную полостью 2. первый пленочный чувствительный элемент 3. второй пленочный чувствительный элемент 4. электроизолированный от первого пленочного чувствительного элемента 3 пленкой 5 и от подложки 1, если она выполнена

из электропровод щего материала. Второй пленочный чувствительный элемент 4 может быть размещен как на стенке полости 2, так и в стенке подложки 1. Дл  защиты от абразивного износа на первый пленочный чувствительный элемент 3 может быть нанесена пленка 6. Концы подложки 1 соединены с подвод щими трубками 7 и 71, которые служат не только в качестве подвод щей и отвод щей ветвей дл  подачи хладоагента, но и электрическими выводами. Первый пленочный чувствительный элемент 3 подключен к первой схеме нагрева и температурной стабилизации 81. а второй пленочный чувствительный элемент 4 подключен ко второй схеме нагрева и температурной стабилизации. К выходу 9 первой схемы нагрева и стабилизации температуры 8 подключен индикатор 10. а к выходу 91 второй схемы нагрева и стабилизации темсо

а о

CJ

пературы 81 подключен индикатор 10 и выход электрического привода клапана-регул тора 11,- установленного в контуре проточного хладоагента 12.

Перед введением датчика устройства в высокотемпературный поток через внутреннюю полость 2 подложки 1 пропускают непрерывный поток от источника хладоагента 12, Затем датчик ввод т в высокотемпературный поток и помещают в заданной точке,., Далее в режиме термометров сопротивле- ни  (при малых измерительных токах, не вызывающих нагрев чувствительного элемента ) определ ют сопротивлени  и (с использованием соответствующих тарировок) температуры обоих пленочных чувствительных элементов 3 и 4 в заданной точке потока при заданном расходе хладоагента. Затем с помощью регулировочных органов в измерительном плече моста (не показаны) схем нагрева и температурной стабилизации (8 и 81) пропускают ток (з и i4) через чувствительные элементы 3 и 4, чем повышают температуры этих элементов и устанавливают их на уровне соответственно Тз и ТА. При этом значение teMnepaTypbi Тз выбираетс  таким образом, чтобы ее значение находилось в пределах между значени ми температуры, которую данный чувствительный эле мент имеет при заданных услови х теплообмена снаружи (внешний поток) и изнутри (хладо- агент) без дополнительного нагрева его током (т.е. в режиме термометра сопротивлени ), а температуру 4 второго пленочного чувствительного элемента А ус- танавливают при этом в пределах между значени ми температур элементов 3 и 4 без дополнительного нагрева последнего током , т.е., например, в режиме термометра сопротивлени . Указанные выше значени  температур Тз и Т4 в указанных диапазонах устанавливаютс  дополнительным нагревом элементов 3 и 4 соответственно токами з и Ц, обеспечивающими, с одной стороны, работоспособность схем нагрева и темпера- турной стабилизации 8 и 81, а, с другой стороны , не вызывающими изменений нагрева хладозгента при заданных услови х. Например , при использовании в качестве хладоагента воды с температурой 20-30°С при температуре потока в исследуемой точке 2000° значени  температур Тз и Т4 выбирались равными соответственно 150° С и 100° С, а требуемые дл  этого токи з и Ц составл ли, соответственно, 0,2 А и 0,24 А, что обеспечивало работоспособность использованных схем нагрева и температурной стабилизации (термоанемометры посто нной температуры DISA) во всей интересующем диапазоне частот 0-50/.кГц

при незначительном дополнительном повышении температуры хладоагента (воды) с 85 до 90° С. Это обеспечивает сохранение установленных значений температур не только при относительно медленных изменени х или колебани х условий теплообмена со стороны высокотемпературного потока и хладоагента, но также и в случае значительно более высокочастотных колебаний (пульсаций) теплообмена на обоих рабочих поверхност х охлаждаемого пленочного датчика (например, в случае пленочного кипени ). При этом, поскольку установленные значени  температур определ ют величину теплового потока от первого пленочного чувствительного элемента 3 ко второму пленочному чувствительному элементу 4 и далее к охлаждаемой подложке 1 и хладоагенту 12, данный тепловой поток сохран етс  неизменным и не зависит .от пульсаций, колебаний или изменений (смещений ) в режиме охлаждени , вызванных названными выше причинами.

Кроме того, втора  схема нагрева и температурной стабилизации 8 своим выходным сигналом выполн ет две функции: поддерживает температуру второго пленоч-- ного чувствительного элемента 4 на заданном .посто нном уровне и контролирует расход хладоагента через внутреннюю полость 2, ступенчато 1 измен   его в сторону увеличени  или уменьшени  по достижению выходным сигналом со схемы нагрева и температурной стабилизации 81 соответственно своего нижнего и верхнего установленных предельных уровней. Контроль расхода хладоагента осуществл етс  непосредственным бездействием на электрический привод (не показан) клапана-регул тора 11 в контуре хладоагента 12 и через вспомогательные цепи, например, интегратор , формирователь управл ющего сигнала и др. (не показаны),

Контроль расхода хладоагента по уровню сигнала на индикаторе 91 первой схемы нагрева и стабилизации температуры 81 осуществл ют следующим образом.

В том случае, когда температура хладоагента в результате названных выше причин возрастает, схема 81 компенсирует изменение условий теплообмена на внутренней поверхности подложки 1 соответствующим изменением (в данном случае снижением) тока через второй пленочный чувствительный элемент 4, сохран   тем самым на прежнем уровне тепловой поток, от первого пленочного чувствительного элемента 3 к подложке 1. С изменением тока через элемент 4 измен етс , и сигнал на индикаторе 9 схемы 81. Это продолжаетс  до тех пор,

пока уровень сигнала не достигнет установленного предельного уровн , ниже которого схема температурной стабилизации не обеспечивает требуемой надежности. (В случае, когда в качестве схем температурной стабилизации, например, используютс  термоанемометры посто нной температуры , предельный уровень будет определ тьс  минимальным током, при котором частотна  характеристика измерительного устройства еще остаетс  допустимой дл  данных конкретных условий и поставленной задачи). В момент достижени  сигналом установленного уровн  вспомогательные це- пи (не показаны) вырабатывают управл ющий сигнал, контролирующий работу клапана 11 и, следовательно, расход потока хладоагента 12. В рассматриваемом в качестве примера случае достижение сигналом нижнего предельного уровн  приве- дет к увеличению расхода хладоагента 12 и, соответственно, к увеличению теплообмена на внутренней поверхности подложки 1, а, следовательно, к увеличению тока через второй пленочный чувствительный элемент и, что позвол ет при возрастании тепловых нагрузок, сохран ть работоспособность устройстёа в целом при больших температурах и скорост х высокотемпературных потоков, а также повысить надежность устройства в р де ситуаций, встречающихс  на практике, (засорение тракта, наличие в потоке хладоагента посторонних фаз и др.).

Обратна  ситуаци  (снижение расхода хладоагента) возникает при достижении сигналом верхнего предельного уровн , который зависит от примен емой схемой тем- перагурной стабилизации.

Claims (4)

1. Устройство дл  исследовани  характеристик потоков, содержащее подложку, последовательно расположенные на ней первый пленочный чувствительный элемент , подключенный к первой схеме нагрева и стабилизации температуры, выход которой соединен с измерителем, второй пленочный чувствительный элемент, подключенный к второй схеме нагрева и стабилизации температуры и электрически изолированный от первого пленочного чувствительного элемента, отличающеес  тем, что, с целью, расширени  диапазона контролируемых высокотемпературных потоков , в него введены второй индикатор и регулируемый источник хладагента, при этом в подложке выполнен канал, св занный с управл емым источником хладагента, а выход второй схемы нагрева и стабилизации температуры подключён к управл ющему входу источника хладагента и второму индикатору.

2. Устройство по п.Т, отличающеес  тем, что второй пленочный чувствительный элемент размещен на стенке канала.

3. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч a tout e e с   тем, что подложка выполнена из электропровод щего материала, а пленочные чувствительные элементы электроизо- лированы от подложки.

4. Устройство по п,2, о т л и ч а ю щ е е- с   тем, что на наружную поверхность второго пленочного чувствительного элемента нанесена электроизолирующа  пленка.

Фиг.1

Фиг,2