SU1368665A1 - Устройство дл измерени температуры - Google Patents

Abstract

Изобретение м.б. использовано при оценке комфортности температзф- ной обстановки помещени  и позвол ет расширить функциональные возможности . Устр-во содержит вентил тор 1, патрубок 2, конфузор 3, экранирующую пластину 4, датчики температуры, изготовленные в виде термометров 5 и 6 с резервуара14и 7 и 8, реостат 15, нагреватель воздуха, выполненньй в виде керамического стержн  и обмотанного спиралью. Введение новых элементов и образование новых св зей . между элементами устр-ва позвол ет обеспечить возможность определени  радиационной температуры (t д) дл  оценки комфортности температурной обстановки помещени . Измерение провод т в три этапа. Этап Сравнение определ ет соотношение между радиационной температурой и температурой воздуха. На этапе Контроль компенсируют тепловое воздействие температуры воздуха на устр-во, дл  чего выравнивают показани  датчиков тем- . На этапе Замер осуществл ют измерение искомой tg. Дл  измерени  радиационной температуры независимо от соотношени  между t „ и температурой воздуха устр-во д.б. снабжено ваттметром и нагревательным элементом. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. f ш (Л со О5 ОС О5 О5 ел

Description

1 I

Изобретение относитс  к технике измерени  температур, в частности, лри оценке комфортности температурной обстановки помещени .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности определени  радиационной температуры дл  оценки комфортности температурной обстановки помещени .

На фиг.I изображено устройство дл  измерени  температуры с датчиками , изготовленными в виде ртутных ; термометров; на фиг.2 - устройство дл  измерени  температуры с датчиками , изготовленными в виде термопар; на фиг.З - устройство дл  измерени  температуры,, дополнительно снабженное ваттметром и нагревательным элементом с датчиками, изготовленными в виде ртутных термометров; на фиг.4 - устройство дл  измерени  температуры дополнительно снабженное ваттметром и нагревательным элементом с датчи- , изготовленными в виде термопар

Устройство дл  измерени  температуры содержит вентил тор 1, к нагнетательной части которого присоединен цилиндрический патрубок 2, обе поверхности которого выполнены зеркальными , конфузор 3, турбулизирующую, экранирующую пластину 4, два датчика температуры, изготовленные в виде либо однотипных ртутных термометров 5 и 6 с резервуарами 7 и 8 (фиг.1 и 3), либо в виде однотипных термопар 9 и 10, соединенных с потенциометром 11 через ключ 12, который может находитьс  в положени х 13 и 14, причем в положении 13 ключ 12 соедин ет потенциометр 11 только с термопарой 9, а в положении 14 - с двум  термопарами 9 и 10 (фиг.2 и 4). Устройство дл  измерени  температуры сО держит реостат 15 и нагреватель воздуха , вьшолненный в виде керамическО го стержн  16, обмотанного спиралью 17, последовательно подк;воченного к реостату 15. Резервуар 7 термометра 5 (или термопара 9) размещен в патрубке 2 по его оси на рассто нии 1,5 2 калибра от выходного отверсти  пат рубка, а резервуар 8 термометра 6 (или термопара 10) зачернен и размещен по оси патрубка 2 на рассто нии 1-5 калибров от его выходного отверсти . Турбулизирующа , экранирующа 

686652

пластина 4 расположена перпендикул рно его оси в патрубке 2 между нагревателем воздуха и резервуаром 7 (или

g термопарой 9) на рассто нии 1,5-2 калибра от последнего, причем пластина 4 вьшолнена в виде круга диаметром 0,4-0,7 калибра, а обе поверхности пластины 4 изготовлены зеркальными.

10 Конфузор 3 выполнен в виде усеченного конуса .с углом раскрыти  50-70, диаметром основани  1 калибр и диаметром сечени  0,3-0,5 калибра, причем диаметр сечени  не должен превы1Г шать диаметр пластины 4, и расположен на рассто нии 0,4-0,7 калибра от последней таким образом, что его ось совпадает с осью патрубка 2, а усеченна  часть направлена в сторону

20 пластины 4. Нагреватель воздуха, выполненный в виде керамического стержн  16, обмотанного спиралью 17, раз- мещен в патрубке 2 по его оси между конфузором 3 и вентил тором 1.

25 Дл  имитации поступлени  тепла

на человека резервуар 8 ртутного термометра 6 должен быть выполнен цилиндрическим и расположен вертикально .

. 30 Кроме того, устройство дл  изме- р ени  температуры может быть дополнительно снабжено ваттметром 18, нагревательным элементом 19 с зачерненной наружной поверхностью, в ко35 тором установлен второй датчик температуры - резервуар 8 термометра 6 (фиг.З) или термопара 10 (фиг.4), и ключом 20,- которьй может находитьс  в положени х 21 и 22 и через кото40 рый нагревательный элемент 19 подключен к реостату 15 и- ваттметру 18.При этом в положении 21 ключ 20 соедин ет источник питани  с цепью, св зьша- ющей спираль 17 нагревател  воздуха

45 с реостатом 15, а в положении 22 - с цепью, св зьшающей нагревательный элемент 19 с реостатом 15 и ваттметром 18.

Дл  имитации поступлени  лучисто50 го тепла на человека нагревательный элемент 19 должен быть выполнен цилиндрическим или чечевицеобразным и расположен таким образом, что его ось совпадает с осью патрубка 2.

55 Рассто ние между резервуаром 8 термометра 6 (или термопарой 10) и выходным отверстием патрубка 2 выбрано исход  из двух требований: резервуар 8 (термопара 10) должен

лучатьс  тепловыми потоками от ограждающих конструкций и оборудовани  и находитьс  в  дре струи, выход щей из вентил тора 1 через патрубок 2, Длина начального участка, соответствующего  дру струи, составл ет

1 0,335 - , (1)

где d - диаметр выходного отверсти ; а - коэффициент турбулентной

структуры, равный дл  простой цилиндрической трубы 0,07 а дл  цилиндрического патрубка 0,076.

Отсюда

1 4,41d - 4,79d. (2)

Рассто ние между резервуаром 7 (термопарой 9) и выходным отверстием патрубка 2 выбрано равным J,5-2 диаметров патрубка, исход  из того,что при меньшем рассто нии на выходе из патрубка не .скомпенсированы аэродинамические возмущени , вызванные расположением резервуара 7 (термопары 9) в конце патрубка 2, что приводит к неоднородност м в струе, обдувающей резервуар 8 (термопару 9) термометра 6, а при больщем рассто нии неоправданно увеличена длина патрубка 2.

Рассто ние между резервуаром 7 (термопарой 9) и турбулизирующей экранирующей пластиной 4 выбрано рав- ньм 1,5-2 диаметров патрубка, так как при меньщем рассто нии не скомпенсированы аэродинамические возмущени , вызванные пластиной 4, что приводит к неравномерности обдува резервуара 7 (термопары 9), а при большем рассто нии неоправданно увеличена длина патрубка 2.

Диаметр турбулизирующей экранирующей пластины 4 выбран равным 0,4-0,7 диаметров патрубка, исход  из того, что при меньшем диаметре струи обтекает пластину без завихрений,что приводит к неравномерному температурному полю струи в зоне расположени  резервуара 7 (термопары 9), а при большем диаметре неоправданно увеличено аэродинамическое сопротивление в патрубке 2.

Угол раскрыти  конфузора 3 выбран равным 50-70°, исход  из того, что при большем угле неоправданно увеличено аэродинамическое сопротивление в патрубке 2, а при меньшем неоправданно увеличена длина патрубка 2,

Диаметр сечени  конфузора 3 выбран равным -0,3-0,5 диаметров патрубка , так как при большем диаметре часть струи обтекает пластину 4 без завихрений, что приводит к неравномерному температурному полю струи в зоне расположени  резервуара 7 (термопары 9), а при меньшем неоправданно увеличены аэродинамическое сопротивление и длина патрубка 2.

Рассто ние между конфузором 3 и турбулизирующей экранирующей пластиной 4 выбрано равным 0,4-0,7 диамет- 5 ров патрубка, исход  из того, что при меньщем рассто нии неоправданно увеличено аэродинамическое сопротивление патрубка 2, а при большем часть струи обтекает пластину 4 без 0 завихрений, что приводит к неравномерному температурному полю струи в зоне расположени .резервуара 7 (термопары 9), и неоправданно увеличена длина патрубка 2.

5 В р де случаев конструктивно удобнее размещать резервуар 7 термометра 5 (термопару 9) в патрубке 2, а вне его - в  дре потока на рассто нии не более п ти диаметров патрубка от пат 0 рубка 2. При этом резервуар 7 (термопара 9) должен быть экранирован от излучени , располагатьс  по оси патрубка 2, а рассто ние от резервуара 7 (термопары 9) до патрубка 2 должно быть выбрано минимальным в указанных пределах. Выполнение поверхностей пластины 4 и патрубка 2 зеркальными в этом случае необ зательно ,

При наличии конструктивной возможности размещени  резервуара 7 термометра 5 (термопары 9) на рассто нии не менее 6 диаметров патрубка от нагревател  воздуха и изготовле- 5 ни  патрубка 2 на участке между нагревателем воздуха и резервуаром 7 термометра 5 (термопарой 9) изогнутым так, чтобы исключить облучение резервуара 7 (термопары 9) спиралью 0 устройство дл  измерени  температуры может быть изготовлено без конфузора 3 и пластины 4, так как на этом рассто нии выравнена как аэродинамическа , так и температурна  c неоднородность струи, создаваема  на- гревателем воздуха.

Устройство, изготовленное без - ваттметра 18 и нагревательного элемента 19 (фиг.1 и 2), предназначено

5

0

51368665 6

дл  измерени  радиационной температу- кают, а на этапе Замер перевод т ры только в случае ее превалировани 

ключ 12 в положение 13 и по показа ни м потенциометра 11 (по показани любого термометра 5 и 6) определ ю искомую радиационную температуру. этом измерение заканчивают.

над температурой воздуха (t Дл  измерени  t независимо от соотношени  между t JJ и t в устройство должно быть дополнительно снабжено ваттметром 18 и нагревательным элементом 19 (фиг.З и 4).

Измерение радиационной температуры провод т в три этапа: Сравнение , Контроль, Замер. На этапе Сравнение определ ют соотношение между t Hxtj, на этапе Контроль компенсируют тепловое воздействие температуры воздуха на устройство, дл  чего выравнивают показани  датчиков температуры, на этапе Замер осуществл ют измерение искомой радиационной температуры.

Перед замером устройство с датчиками температзфы, выполненными в виде термометров 5 и 6 располагают горизонтально , а с датчиками, выполненключ 12 в положение 13 и по по ни м потенциометра 11 (по пока любого термометра 5 и 6) опред искомую радиационную температу этом измерение заканчивают.

Если потенциометр 11 показь положительную разность темпера

10 измер емых термопарами 10 и 9 мометр 6 показьтает более высо температуру, чем термометр 5), свидетельствует о том, что в д точке помещени  t tg.B этом

15 на этапе Контроль ключ 20 пе чают в положение 21 или исполь устройство, изготовленное без метра 18 и нагревательного эле 19 (фиг.1 и 2), включают спира

20 нагревател  воздуха и реостато плавно повьшают температуру во проход щего по патрубку 2 до т пока показани  потенциометра станут равны нулю (не сравнива

ными в виде термопар 9 и 10 - верти- 25 показани  термометров 5 и 6).

кают, а на этапе Замер перевод т

ключ 12 в положение 13 и по показани м потенциометра 11 (по показани м любого термометра 5 и 6) определ ют искомую радиационную температуру. На этом измерение заканчивают.

Если потенциометр 11 показьтает положительную разность температур,

измер емых термопарами 10 и 9 (термометр 6 показьтает более высокую температуру, чем термометр 5), это свидетельствует о том, что в данной точке помещени  t tg.B этом случае

на этапе Контроль ключ 20 переключают в положение 21 или используют устройство, изготовленное без ваттметра 18 и нагревательного элемента 19 (фиг.1 и 2), включают спираль 17

нагревател  воздуха и реостатом 15 плавно повьшают температуру воздуха, проход щего по патрубку 2 до тех пор, пока показани  потенциометра 11 не станут равны нулю (не сравниваютс 

кально. Этим поступление лучистого тепла на человека имитируетс  поступлением лзгчистого тепла на датчики.

Этап сравнение провод т следующим образом. Включают вентил тор 1, в результате чего воздух, проход щий через патрубок 2, обдувает термопары 9 и 10 (резервуары 7 и 8 термометров 5 и 6). При этом ключ 12 должен находитьс  в положении 14.

Термопара 9 (резервуар 7 термометра 5) в значительной мере изолирована от тепловых потоков помещени  патрубком 2, а на термопару 10 (резервуар 8 термометра 6) эти потоки ока- 40 детельствуют об исключении вли ни  зывают существенное воздействие. По- на показани  термопары (термометра

6), следовательно при этом обе термопары (оба термометра) регистрируют

этому, хот  обе термопары (оба резервуара ) фиксируют некоторые средние значени  между t и tg, температура, регистрируема  термопарой 9 (термометром 5), ближе к tg, а температура, регистрируема  термопарой 10 (термометром 6), ближе к tp. Поэтому равенство температур на термопарах 9 и

радиационную температуру.

На этапе Замер ключ 12 переключают в положение 13 и по показани м потенциометра 11 (по показани м любого термометра 5 или 6) определ ют ис10 (термометрах 5 и 6), -свидетельст- 50 комую радиационную температуру. На

вует о том, что t

R

более низка  температура термопары 9 (термометра 5) - о том, что t л 7 t

Б

более

высока  - о том, что t t .

Если показани  потенциометра 11 равны нулю (термометры 5 и 6 показывают одинаковую температуру), это свидетельствует о том, что t g tg. В этом случае этап Контроль пропусПри этом температурна  неоднородность струи, создаваема  нагревателем воздуха, выравниваетс  путем последовательного сжати  потока в конфу- 0 зоре 3, внезапного расширени  на выходе из конфузора и турбулизации за пластиной 4. Пр мое облучение термопары 9 (резервуара 7) спиралью 17 исключаетс  размещением в патрубке 2 пластины 4, а переизлучение с пластины сведено к минимуму зеркальным покрытием ее поверхностей. Нулевые показани  потенциометра 11 (равенство показаний термометров 5 и 6) сви5

радиационную температуру.

На этапе Замер ключ 12 переключают в положение 13 и по показани м потенциометра 11 (по показани м любого термометра 5 или 6) определ ют исэтом измерение заканчиваетс .

Если потенциометр 11 показьюает отрицательную разность температур, измер емых термопарами 10 и 9 (тер- 55 мометр 6 показьшает более низкую температуру , чем термометр 5), это свидетельствует о том, что в данной точке помещени  t t. В этом случае установка дл  измерени  температуры

7

об зательно должна быть снабжена ваттметром 18 и нагревательньм элементом 19.

На этапе Контроль ключ 20 переключают в положение 22, включают нагревательный элемент 19 и реостатом 15 плавно повышают температуру нагревательного элемента 19 до тех пор, пока показани  потенциометра 11 не станут равны нулю (не сравн ютс  показани  термометров 5 и 6).

Это равенство свидетельствует о том, что температура поверхности нагревательного элемента 19 равна температуре воздуха, омьюающего эту поверхность , следовательно конвективный теплообмен на этой поверхности отсутствует, а регистрируема  ваттметром 18 мощность затрачиваетс  на поддержание стационарного лучистого теплообмена между ограждени ми помещени  и поверхностью нагревательного элемента 19:

(t,,.-t,) л- FCtg - t,),(3)

где ,N - мощность, регистрируема 

ваттметром 18;

d - koэффициeнт лучистого теплообмена , определ емый экспериментально дл  заданной поверхности нагревательного элемента 19;

F - площадь поверхности нагревательного элемента 19; поб температура поверхности йагревательного элемента 19. Отсюда

t - t - -5

« - ь .р

По формуле (4) на этапе Замер определ ют искомое значение t j. Дл  этого ключ 12 переключают в положе-: ние 13 и по показани м потенциометра 11 (по показани м любого термометра 5 или 6) определ ют t g, а по показа

20

368665

ни м ваттметра 18 - N (на шкале ваттметра 18 может быть установлена дополнительна  шкала t, оттарирован- на  в зависимости от tg, Лд и F). На этом измерение заканчивают.

Claims (2)

1.Устройство дл  измерени  температуры , содержащее два датчика температуры , один из которых расположен в патрубке, и вентил тор, отличающеес  тем, что, с

25 целью расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  возможности определени  радиационной температуры дл  оценки комфортности температурной обстановки помещени , оно снабжено реостатом и нагревателем воздуха, расположенным в патрубке между первым датчиком температуры и вентил тором и последовательно соединенным с реостатом, причем патрубок присоединен к нагнетающей части

35 вентил тора, а второй датчик температуры зачернен и размещен по оси патрубка на рассто нии от него, равном 1-5 диаметром патрубка.

2.Устройство по П.1, о т л и - чающеес  тем, что оно снабжено ваттметром и вторым нагревателем , в котором установлен второй датчик температуры, причем второй нагреватель подключен к реостату и

30

40

45

ваттметру.

г 1716

/ / /

3QQOOOr /ir nnr Q

аоооооеооооог А-

50-70

27 220В 0,

;5 «sfS

/

ю

Фи&.2

77

9

Фи&.З

Q.8-1d

ФигЛ