RU2063006C1 - Heat release measurement technique - Google Patents

Heat release measurement technique Download PDF

Info

Publication number
RU2063006C1
RU2063006C1 SU5028895A RU2063006C1 RU 2063006 C1 RU2063006 C1 RU 2063006C1 SU 5028895 A SU5028895 A SU 5028895A RU 2063006 C1 RU2063006 C1 RU 2063006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
temperature
heat meter
source
meter
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.Г. Новиков
А.В. Забрянский
Original Assignee
Новиков Виктор Григорьевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новиков Виктор Григорьевич filed Critical Новиков Виктор Григорьевич
Priority to SU5028895 priority Critical patent/RU2063006C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2063006C1 publication Critical patent/RU2063006C1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: prior to installing heat meter with differential thermocouple junctions at source and drain on equipment under test, heat flux of same order of magnitude as heat release of equipment is passed through this heat meter, temperature of the latter between source and drain is measured before and after its installation on equipment, and potential difference across differential thermocouple junctions heated by equipment is determined. Desired heat release is calculated by using equation given in description of invention including thermal and physical properties of heat meter material and temperature coefficient of thermal emf of thermocouple at measured temperatures. EFFECT: improved measurement accuracy. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерению тепла и может быть использовано при измерении тепловыделения в деталях камер сгорания (КС) тепловых машин. The invention relates to the measurement of heat and can be used to measure heat in the details of the combustion chambers (COP) of thermal machines.

Известен способ определения количества тепла, при котором испытуемый объект приводят в контакт с тепломером, имеющим спаи дифференциальной термопары на истоке и стоке, измеряет градиент температуры в тепломере между истоком и стоком и вычисляют искомую величину. Температуру истока тепломера поддерживают постоянной путем изменения температуры его стока (1). A known method of determining the amount of heat at which the test object is brought into contact with a heat meter having junctions of a differential thermocouple at the source and drain, measures the temperature gradient in the heat meter between the source and drain, and the desired value is calculated. The source temperature of the heat meter is kept constant by changing the temperature of its drain (1).

Недостаток известного способа заключается в том, что он может быть использован лишь при конкретно задаваемой температуре испытуемого объекта. При расширении диапазона температур измерений испытуемых объектов изменяются теплофизические свойства тепломера и термоэлектрические свойства дифференциальной термопары, что вносит погрешность при измерений температурного градиента и снижает точность. The disadvantage of this method is that it can be used only at a specific temperature of the test object. When expanding the temperature range of measurements of test objects, the thermophysical properties of the heat meter and the thermoelectric properties of the differential thermocouple change, which introduces an error in the measurement of the temperature gradient and reduces accuracy.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ определения тепловыделения, заключающийся в установке на испытуемом объекте тепломера в виде плоскостной дифференциальной термопары и измерении разности потенциалов Еи между ее спаями и температуры tи. При определении количества тепла в расчетную формулу вносится поправка, учитывающая температурную зависимость теплопроводности материала тепломера.The closest to the invention in terms of technical nature and the technical result achieved is a method for determining heat release, which consists in installing a heat meter in the form of a planar differential thermocouple on the test object and measuring the potential difference E and between its junctions and temperature t and . When determining the amount of heat, a correction is made to the calculation formula that takes into account the temperature dependence of the thermal conductivity of the heat meter material.

Недостатком известного способа является низкая точность при расширении диапазона температур испытуемых объектов, обусловленная изменением термоэлектрических свойств дифференциальной термопары. The disadvantage of this method is the low accuracy when expanding the temperature range of the test objects, due to a change in the thermoelectric properties of the differential thermocouple.

Технический результат, получаемый от использования заявленного способа, состоит в повышении точности определения тепловыделения объектов, работающих при повышенных температурах. The technical result obtained from the use of the claimed method consists in increasing the accuracy of determining the heat emission of objects operating at elevated temperatures.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе перед установкой на объект через тепломер пропускают тепловой поток qт одного порядка с тепловыделением q объекта и измеряют температуру tт тепломера между истоком и стоком, а искомое тепловыделение вычисляют по соотношению:
q=K•λит•[1+α(tт-tи)]•eи/eт•Eи,
где К коэффициент пропорциональности;
λи- коэффициент теплопроводности тепломера при контактировании с испытуемым объектом;
λт- коэффициент теплопроводности тепломера перед контактированием с используемым объектом;
α- средний температурный коэффициент линейного расширения материала тепломера;
ет дифференциальная термо-эдс термопары при температуре tт;
еи, дифференциальная термо-эдс термопары при температуре tи.
Said result is achieved by that in the known method, prior to installation on the object passed through the calorimeter heat flow q r of the same order with heat q object and measure heat flow meter temperature t m between source and drain, and the required heat is calculated by the relation:
q = K • λ and / λ t • [1 + α (t t -t u )] • e and / e t • E and ,
where K is the coefficient of proportionality;
λ and is the coefficient of thermal conductivity of the heat meter in contact with the test object;
λ t - thermal conductivity coefficient of the heat meter before contacting with the used object;
α is the average temperature coefficient of linear expansion of the heat meter material;
e r differential thermo emf of the thermocouple at temperature T t;
e and , differential thermo-emf of thermocouple at temperature t and .

На чертеже приведена схема устройства, реализующего способ определения количества тепла. The drawing shows a diagram of a device that implements a method for determining the amount of heat.

Устройство содержит тепломер 1 со спаями 2 дифференциальной термопары 3 на истоке И и стоке С, подключенной к прибору 4 измерения разности потенциалов. Между истоком и и стоком С тепломера установлен преобразователь температуры 5, соединенный с прибором 6 измерения температуры. Тепломер 1 установлен на испытуемый объект 7. The device comprises a heat meter 1 with junctions 2 of a differential thermocouple 3 at source I and drain C connected to a potential difference measuring device 4. Between the source and the drain C of the heat meter, a temperature converter 5 is connected to the temperature measuring device 6. The heat meter 1 is installed on the test object 7.

Сущность способа определения тепловыделения заключается в следующем. The essence of the method for determining heat dissipation is as follows.

Перед контактированием с объектом 7 через тепломер 1 с помощью калориметра с компенсационной изоляцией пропускают тепловой поток qт одного порядка с тепловыделением объекта, обеспечивая предварительный нагрев тепломера до некоторой температуры t в интервале tст<t<tит, где tит и tст соответственно температуры истока и стока тепломера при нагреве его тепловым потоком qт. Измеряют разность потенциалов Ет между ними прибором 4 и температуру tт тепломера 1 между истоком и и стоком С преобразователем температуры 5 и прибором 6, и вычисляют коэффициент пропорциональности по формуле:

Figure 00000002

Испытуемый объект 7 приводят в контакт с тепломером 1, измеряют разность потенциалов Еи между спаями 2 дифференциальной термопары 4 на истоке И и стоке C прибором 4 и температуру tи тепломера 1 между истоком И и стоком С преобразователем температуры 5 и прибором 6, и вычисляют тепловыделение по соотношению:
q=K•λит•[1+α(tт-tи)]•eи/eт•Eи (1)
Пример. Предложенным способом определялось тепловыделение в головку цилиндров двигателя внутреннего сгорания.Before contacting with the object 7 through the heat meter 1 using a calorimeter with compensating insulation pass heat flux q t of the same order as the heat of the object, providing preliminary heating of the heat meter to a certain temperature t in the range t st <t <t it , where t it and t article respectively the temperature of the source and drain of the heat meter when heated by a heat flow q t The potential difference E t between them is measured by the device 4 and the temperature t t of the heat meter 1 between the source and the drain With the temperature converter 5 and the device 6, and the proportionality coefficient is calculated by the formula:
Figure 00000002

The test object 7 is brought into contact with the heat meter 1 measuring the potential difference E between junctions 2 differential thermocouple 4 on the source of the AND and stock C unit 4 and the temperature t and the heat meter 1 between the source and-drain C temperature transducer 5 and the device 6, and the calculated heat dissipation in the ratio:
q = K • λ and / λ t • [1 + α (t t -t u )] • e and / e t • E and (1)
Example. The proposed method determined the heat release into the cylinder head of the internal combustion engine.

Используемый тепломер представляет собой сплющенную дифференциальную термопару с промежуточным электродом, выполненным из костантана. The used heat meter is a flattened differential thermocouple with an intermediate electrode made of costantan.

На промежуточный электрод гальваническим методом были нанесены медные токосъемные пластины. Copper current collector plates were deposited onto the intermediate electrode by the galvanic method.

Перед контактированием с головкой цилиндров через тепломер пропускали тепловой поток qт= 200• 103 Вт/м2. Разность потенциалов между спаями дифференциальной термопары на истоке и стоке тепломера составляла Ет 392 мкВ, а температура тепломера между истоком и стоком tт= 150oС.Prior to contacting the cylinder head through a heat flux calorimeter passed q t = 200 • March 10 W / m 2. The potential difference between the junctions of the differential thermocouple at the source and drain of the heat meter was E t 392 μV, and the temperature of the heat meter between the source and drain t t = 150 o C.

Коэффициент пропорциональности тепломера равен:

Figure 00000003

При контактировании головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания с тепломером разность потенциалов между спаями дифференциальной термопары на истоке и стоке не изменилась ЕиEт 392 мкВ, а температура тепломера между истоком и стоном повысилась до tи 350oС.The proportionality coefficient of the heat meter is equal to:
Figure 00000003

When the cylinder head of the internal combustion engine was in contact with the heat meter, the potential difference between the junctions of the differential thermocouple at the source and drain did not change E and E t 392 μV, and the temperature of the heat meter between the source and groan increased to t and 350 o C.

Для температур тепломера перед контактированием tт и при контактировании tи с головкой цилиндров определялись коэффициенты теплопроводности и дифференциальная термо-эдс термопары.For the temperatures of the heat meter before contacting t t and when contacting t and with the cylinder head, the thermal conductivity coefficients and the differential thermo-emf of the thermocouple were determined.

Коэффициенты теплопроводности тепломера λт=23 Вт/(м•°C) при температуре Тт 150oС; λи=31,25 Вт/(м•°C) при температуре Ти 350oС.Coefficients of thermal conductivity of the heat meter λ t = 23 W / (m • ° C) at a temperature of T t 150 o C; λ and = 31.25 W / (m • ° C) at a temperature of T and 350 o C.

Дифференциальная термо-эдс термопары
ет 50,1 мкВ/oС при температуре tт 150oC
еи 60,1 мкВ/oС при температуре tи 350oC. Средний температурный коэффициент линейного расширения костанана α=15,6•10-6°C-1 (в диапазоне температур 20-400oС).
Differential Thermo-EMF Thermocouple
e t 50.1 μV / o C at a temperature t t 150 o C
e and 60.1 μV / o С at t and 350 o C. The average temperature coefficient of linear expansion of the costanan is α = 15.6 • 10 -6 ° C -1 (in the temperature range 20-400 o С).

Искомое тепловыделение

Figure 00000004

Точность определения тепловыделения при исследовании тепловыделений в головку цилиндров двигателя внутреннего сгорания в интервале температур от 150 до 350oС повысилась и составила
Figure 00000005
Sought heat
Figure 00000004

The accuracy of determining heat during the study of heat in the cylinder head of an internal combustion engine in the temperature range from 150 to 350 o With increased and amounted to
Figure 00000005

Claims (1)

Способ определения тепловыделения, заключающийся в установке на испытуемом объекте тепломера со спаями дифференциальной термопары на истоке и стоке и измерении разности потенциалов Еи и температуры tи тепломера между истоком и стоком, отличающийся тем, что перед установкой на объект через тепломер пропускают тепловой поток qт одного порядка с тепловыделением q объекта и измеряют температуру tт тепломера между истоком и стоком, а искомое тепловыделение вычисляют по соотношению
q=K•λит[1+α•(tт-tи]•eи/eт•Eи,
где К коэффициент пропорциональности;
λи коэффициент теплопроводности тепломера при контактировании с испытуемым объектом;
λт коэффициент теплопроводности тепломера перед контактированием с испытуемым объектом;
α средний температурный коэффициент линейного расширения материала тепломера;
eт дифференциальная термо-ЭДС термопары при температуре tт;
eи дифференциальная термо-ЭДС термопары при температуре tи.
A method for determining heat release, which consists in installing a heat meter on the test object with junctions of a differential thermocouple at the source and drain and measuring the potential difference E and and temperature t and the heat meter between the source and the sink, characterized in that a heat flow q t is passed through the heat meter before installation of the same order with the heat release q of the object and measure the temperature t t of the heat meter between the source and drain, and the desired heat release is calculated by the ratio
q = K • λ and / λ t [1 + α • (t t -t and ] • e and / e t • E and ,
where K is the coefficient of proportionality;
λ and the coefficient of thermal conductivity of the heat meter in contact with the test object;
λ t is the coefficient of thermal conductivity of the heat meter before contacting with the test object;
α average temperature coefficient of linear expansion of the heat meter material;
e t differential thermo-EMF thermocouple at a temperature t t ;
e and differential thermo-EMF thermocouples at temperature t and .
SU5028895 1992-02-25 1992-02-25 Heat release measurement technique RU2063006C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5028895 RU2063006C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Heat release measurement technique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5028895 RU2063006C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Heat release measurement technique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2063006C1 true RU2063006C1 (en) 1996-06-27

Family

ID=21597670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5028895 RU2063006C1 (en) 1992-02-25 1992-02-25 Heat release measurement technique

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2063006C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 957015, кл. G O1 K 17/08, 1979. 2. Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения/ Справ.- Киев.: Наукова думка, 1965, с. 191 - 195. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2063006C1 (en) Heat release measurement technique
Huang A precise measurement of temperature difference using thermopiles
SU1684643A1 (en) Device for determining heat conductivity of materials
JPS6050299B2 (en) Thermal resistance measuring device
Kreider et al. Calibration of thin-film thermocouples on silicon wafers
RU2010191C1 (en) Method of determination of errors of thermoelectric thermometers
SU972359A1 (en) Thermal conductivity determination method
RU2734062C1 (en) Method for measuring heat conductivity of construction materials
RU2755090C1 (en) Absolute method for differential scanning thermal conductometry
RU2093819C1 (en) Method of nondestructive test of material heat conduction
SU1509635A1 (en) Heat flow sensitive element
RU2059960C1 (en) Heat pipe quality control method
RU94025742A (en) Method for determining heat flux in solid medium
SU1476364A1 (en) Method for measuring thermal resistance of contacts
SU1659815A1 (en) Method of determining thermal conductivity of a material
SU823999A1 (en) Device for measuring thermal conductivity of thin-walled cylinders
RU2280922C2 (en) METHOD FOR RUNNING ΔТ=f(I) CURVE FOR THERMOCOUPLE LEG
RU2018117C1 (en) Method of complex determining of thermophysical properties of materials
RU2149389C1 (en) Method of nondestructive test of thermophysical characteristics of materials
RU2149388C1 (en) Method testing thermophysical characteristics of materials
KR100309067B1 (en) A heat flux gaging apparatus of combustion chamber
SU241525A1 (en) METHOD FOR DETERMINING ACTIVE RESISTANCE OF THERMOELECTRIC DEVICES
RU2224244C2 (en) Method of temperature waves meant for determination of thermophysical properties of materials
RU2011979C1 (en) Method of determination of heat-transfer coefficient of thermocouple sensor
Fujiwara et al. Short-hot-wire method for the measurement of total hemispherical emissivity of a fine fibre