SU145785A1

SU145785A1 - The method of determining the direction of the gas flow and the device for studying its structure

Info

Publication number: SU145785A1
Application number: SU364534A
Authority: SU
Inventors: П.В. Чебышев
Original assignee: П.В. Чебышев
Priority date: 1948-09-02
Filing date: 1948-09-02
Publication date: 1961-11-30

Description

Известны способы определени направлени газового потока с помощью устройств, выполненных в виде электротермоанемометра и состо щих из термонасадка, измерительного моста с источником питани посто нного тока и электронного усилител с устройством дл компенсации тепловой инерцииПредлагаемый способ определени направлени газового потока отличаетс от известных тем, что дл получени показаний, не завис щих от скорости потока вследствие исключени неравномерности прогибов нитей, последние располагают в потоке одну за другой, а совмещение плоскостей потока и нитей определ ют -по максимуму рассогласовани измерительного моста.Methods are known for determining the direction of a gas flow using devices made in the form of an electrochemometer and consisting of a thermal nozzle, a measuring bridge with a DC power source and an electronic amplifier with a device for compensating for thermal inertia. The proposed method for determining the direction of gas flow differs from that in order to obtain indications that do not depend on the flow rate due to the elimination of irregularity of the deflections of the threads, the latter are placed in the flow one after the other, and the combination of flow and thread planes is determined by the maximum mismatch of the measuring bridge.

Устройство дл исследовани структуры потока отличаетс тем, что дл обеспечени независимости измерений среднего значени и пульсаций скорости потока от его температуры, термонасадок снабжен нитью и спиралью, выполненными из одного и того же материала, например вольфрама, и располагаемыми в исследуемом потоке так, чтобы они не зате ли друг друга.A device for studying the flow pattern is characterized in that in order to ensure that the average value and the flow rate fluctuations are independent of its temperature, the thermal tips are provided with a thread and a helix made of the same material, for example tungsten, and are not located in the flow under study. did each other do?

Дл измерени разности падений напр жени на нити и спирали применен трехцепный измерительный мост, причем автоматическа регулиров ка моста производитс таким образом, что ток измен етс однозначно в функции скорости потока- Дл обеспечени равенства посто нных времени тепловой инерции нагретой нити и ненагретой спирали при любых средних скорост х и температурах потока выбрано соответствующее соотнощение диаметров проволоки, образующей спираль, и проволоки, образующей нить.To measure the difference in voltage drops on the filament and the helix, a three-circuit measuring bridge is used, and the bridge is automatically adjusted so that the current changes unambiguously as a function of the flow rate. To ensure the constant time constant of the thermal inertia of the heated filament and the unheated coil, speeds and temperatures of the thread selected appropriate ratio of the diameters of the wire forming the helix, and the wire forming the thread.

Дл компенсации технологического разброса в параметрах нити и спирали включенные последовательно с ними сопротивлени выполнены регулируемыми. Регулирование измерительного моста осуществл етс In order to compensate for the technological variation in the parameters of the thread and the helix, the resistances connected in series with them are made adjustable. The adjustment of the measuring bridge is carried out

№ 145785- 2 таким образом, чтобы обеспечивалась возможность непосредственного отсчета температуры газового потока по рычагам магазина сопротивлений без дополнительных пересчетов.No. 145785-2 in such a way as to ensure the possibility of direct reading of the gas flow temperature along the levers of the resistance box without additional recalculations.

Дл правильного воспроизведени пульсаций скорости и температуры при медленно мен ющейс скорости пото«а путем авто.матической регулировки посто нной времени компенсирующей цепи усилител в устройстве применен соответствующий нелинейный элементНа фиг- 1 показан комбинированный насадок дл измерени температуры и скорости газового потока; на фиг. 2 - трехцепный измерительный мост; на фиг- 3 - насадок дл определени направлени вектора скорости газового потока.For correct reproduction of the velocity and temperature pulsations at a slowly varying flow rate, the appropriate nonlinear element was used in the device by automatically adjusting the constant time of the compensating amplifier circuit. Figure 1 shows a combined nozzle for measuring the temperature and gas flow rate; in fig. 2 - three-chain measuring bridge; Fig. 3 shows nozzles for determining the direction of the gas flow velocity vector.

Описываемое устройство дл изучени структуры газового потока содержит термонасадок, измерительный мост с источником питани посто нного тока и электронный усилитель. Термонасадок дл измерени температуры и скорости выполнен в виде полхого держател , заканчивающегос ножками 1, 2 к 3. Ножка 2 электрически св зана с держателем , а ножки и 3 изолированы и соедин ютс с выводными проводниками , проход щими через держатель. На концах ножек с помощью стоек 4 и 5, покрытых изолирующим слоем, укреплена спираль 6, служаща дл измерени температуры потока и дл температурной компенсации моста при измерении скорости потока. Скорость потока измер етс с помощью нити 7, закрепленной между стойками 8 н 9.The described device for studying the structure of the gas stream contains thermopumps, a measuring bridge with a DC power source and an electronic amplifier. Thermal nozzles for measuring temperature and speed are made in the form of a half holder, terminating with legs 1, 2 to 3. Leg 2 is electrically connected to the holder, and legs and 3 are insulated and connected to lead wires passing through the holder. At the ends of the legs, a spiral 6 is fastened with the help of racks 4 and 5, covered with an insulating layer, which serves to measure the flow temperature and to compensate for the temperature of the bridge when measuring the flow velocity. The flow rate is measured using a yarn 7, fixed between the uprights 8 and 9.

Нить и спираль выполн ютс из одного и того же материала, например вольфрама, с отнощением диаметров проволокиThe filament and the helix are made of the same material, for example tungsten, with respect to the diameter of the wire.

AI ;п 1 + а, Д Г„, AI; n 1 + a, D G „,

где Ор - температурныйКоэффициент сопротивлени материала нити; ДТо выбра ый базисный перегрев нити.where Or is the temperature coefficient of resistance of the yarn material; Then select the basic overheating of the filament.

Спираль по отношению к нити располагаетс таким образом, чтобы при установке насадка рабочей частью навстречу исследуемому потоку , витки спирали не попадали в струю, нагретую нитью.The spiral with respect to the thread is positioned in such a way that when the nozzle is installed with the working part towards the test flow, the turns of the spiral do not fall into the jet heated by the thread.

Измерительный мост состоит из трех параллельных цепей I, II и ///, питаемых через регулируемое сопротивление 70 от источника // посто нного токаВ цепь / вход т сопротивление /2 (ГУ), рассчитанное на ток нагрева нити, нить 9 насадка (Rv) и амперметр 13, позвол ющий измер ть ток нагрева нити. В цепь // вход т сопротивление 14 (Г() и спираль 6 {jRt), насадка. Цепь /// состоит из посто нного сопротивлени 15 (г) и регулируемого сопротивлени 16 (R), состо щего из неизменной части 77 (,,) декадного магазина 18 сопротивлений (Кмаг)- В диагонали моста между цеп ми / и // и // и /// через переключатель 19 включаетс гальванометр 20. Нитание моста осуществл етс через трехпозиционный переключатель 21. В положении а цепь питани разомкнута. В положении b питание подаетс через высокоомное сопротивление 2-2Это положение служит дл настройки моста при включении нового насадка с неизвестными параметрамиСопротивлени 17, 14 и /2 плеч моста (,,; « и г) выбираютс следующим образом.The measuring bridge consists of three parallel circuits I, II and ///, fed through an adjustable resistance 70 from a source // constant current circuit / resistance / 2 (PG) input, calculated for the heating current of the thread, thread 9 nozzle (Rv) and an ammeter 13 measuring the heating current of the filament. The circuit includes a resistance 14 (Г () and a spiral 6 {jRt), a nozzle. The /// circuit consists of a constant resistance of 15 (g) and an adjustable resistance of 16 (R), consisting of a constant part 77 (,,) of the decade shop 18 of resistance (Kmag) - In the diagonal of the bridge between the chains / and // and // and /// a galvanometer 20 is turned on via switch 19. The bridge is fed through a three-position switch 21. In position a, the power supply circuit is open. In position b, the power is supplied through a high resistance 2-2. This position serves to adjust the bridge when switching on a new nozzle with unknown parameters. Resistances 17, 14 and / 2 of the bridge arms (,,; "and d) are selected as follows.

Нри Известной температуре 4 окружающей среды, прин той за базисную температуру, спираль имеет сопротивление ..о, а нить при обтекании малым (ненагревающим) током - сопротивление /,.,o- Сопротивление R устанавливаетс на значение R (декадный магазин закорочен ). Отношение определ етс конструкцией моста. Тогда Г(At a known ambient temperature 4, taken as the base temperature, the coil has resistance .. o, and the thread when flowing around a small (non-heating) current - resistance /,.o.- Resistance R is set to the value R (decadal store is shorted). The ratio is determined by the bridge design. Then T (

определитс из услови , что при базисной температуре о цепи // и /// должны быть сбалансированы.it is determined from the condition that at the base temperature the circuits // and /// must be balanced.

//

Р 17- 1 IJR 17-1 IJ

«ач ta"Ah ta

После этого при любой другой температуре t окружающей среды, эта температура может быть прочтена по показанию при балансе моста и неизменном значении г.After that, at any other ambient temperature t, this temperature can be read as indicated by the balance of the bridge and the constant value of r.

f нач X.«7f beg X. "7

I - a и о I - a and o

Очевидно, что Кнач целесообразно выбирать таким, чтобы ар / ,, л, где - число, удобное дл пересчетов. Тогда новое значение температуры потока может быть непосредственно отсчитано по положению рычагов магазина сопротивлений.Obviously, Knach is advisable to choose such that ap / ,, l, where is a number convenient for recalculations. Then the new value of the flow temperature can be directly measured by the position of the levers of the resistance box.

После установки требуемого значени г|(, задавшись перегревом нити при базисной температуре АГо Т - to, при t to можно определить необходимое значение г,- Дл этого используют соотношение, вытекающее из баланса цепей / и // при заданном 4 и А7 ДГоAfter setting the required value of r | ((by specifying overheating of the thread at the base temperature AGo T - to, at t to you can determine the necessary value of r, - To do this, use the ratio resulting from the balance of the chains / and // for a given 4 and A7 DGo

г. ( Д о) г, - т Однако практически задаютс не А7о, а m 1 + а ,; АГо, согласу этоy. (D o) g, - t However, it is practically not given that A7o, but m 1 + a,; AGO, I agree it

значение с --- из услови равенства тепловой инерции спирали иthe value с --- from the condition of equality of the thermal inertia of the helix and

нити- Последнее существенно при измерении пульсаций С1 орости потока . Численное определение г,, выполн етс на мосте; поставив переключатель 21 в положение Ь, при котором АГ О, при балансе цепей / и //, отсчитывают показание сопротивлени г„о, выполненного также в виде декадного магазина. Это значение г,.о увеличивают в т раз и набирают значение Гр m на том же магазине. При этом баланс цепей /-// нарушаетс и восстанавливаетс лишь тогда, когда переключатель 21 будет .переведен в положение с (работа), а регулируемое сопротивление 10 увеличит ток моста настолько, чтобы ток i нити нагрел ее до температуры TQ при t Ь ИЛИ Т При t t.filaments - The latter is important when measuring pulsations C1 flow ornosti. Numerical determination of r ,, is performed on the bridge; putting the switch 21 in the position b, at which AG O, with the balance of the circuits / and //, counts the resistance reading r „o, also made in the form of a decade shop. This value of r .o is increased by a factor of t and recruited to the value of Gr m at the same store. In this case, the balance of the / - // circuits is disturbed and restored only when switch 21 is shifted to position c (operation), and adjustable resistance 10 will increase the bridge current so that the current i of the thread heats it to the temperature TQ at t b OR T At t t.

Значение тока i, прочитанное по амперметру При балансе цепей / и //, однозначно св зано со скоростью потока и не зависит от его температуры . Таким образом, дл измерений скорости при различных температурах перестройки моста не требуетс . Независимость показаний средней скорости от температуры потока вытекает из рассмотрени уравнени теплового баланса нагретой нити и уравнени баланса цепей f и II моста при произвольной температуре Отсюда вытекает, что при изменении среднего значени скорости, условие независимости тока моста 1 02 от температуры. Это условие будет: J,. К (Тд - i), где К - коэффициент пропорциональности.The value of the current i, read by the ammeter With the balance of the circuits / and //, is uniquely related to the flow rate and does not depend on its temperature. Thus, for speed measurements at different temperatures, bridge rebuilding is not required. The independence of the average velocity reading from the flow temperature follows from considering the heat balance equation of the heated thread and the balance equation for the f and II bridge chains at an arbitrary temperature. This means that when the average speed changes, the condition of the bridge current independence is 1 02. This condition will be: J ,. K (TD - i), where K is a proportionality coefficient.

Из этого услови вытекает требование.From this condition the requirement follows.

All АГо (1 + GO .All AGO (1 + GO.

Таким образом, можно быстро и просто измерить в данной точке потока скорость, а также -перепад температуры по отношению к некоторой базисной температуре /о. однажды прин той при настройке моста.Thus, it is possible to quickly and easily measure the speed at a given point of flow, as well as the temperature difference relative to a certain basic temperature / o. once accepted when setting up a bridge.

- 3 -№ 145785- 3 - № 145785

п прn pr

«о Кнач «о ,"O Cnach" o,

№ 145785- 4 Дл исследовани пульсаций окорости потока электронный усилитель 23 с соответствующей комтенсирующей характеристикой К - Ко + fA включаетс в диагональ моста между цеп ми / и IIПри этом, если соблюдено условие - т, то пульсаци1и температуры потока не вли ют на усилитель. Поэтому дл автоматической компенсации тепловой инерции при разных скорост х потока может быть использоваи ток i нити, например, путем подмагничивани дроссел в компенсирующем каскаде усилител черезсоответствующий нелинейный элемент, поддерживающий законNo. 145785- 4 For the study of flow pulsations, an electronic amplifier 23 with an appropriate commutating characteristic K - Co + fA is included in the diagonal of the bridge between the circuits / and II. At the same time, if the condition is met, the flow temperature pulsations do not affect the amplifier. Therefore, to automatically compensate for thermal inertia at different flow rates, the current i can be used, for example, by biasing the throttles in the compensating stage of the amplifier through an appropriate non-linear element that supports the law

Ж -L. 1F-L. one

-- i; -7- i; -7

где 02 - Коэффициент теплоотдачи нити.where 02 is the heat transfer coefficient of the thread.

Дл измерени пульсаций температур тот же усилитель быть включ-ен в диагональ //-/// моста.To measure the temperature pulsations, the same amplifier should be included in the diagonal of the // - /// bridge.

Дл определени направлени вектора скорости газового потока с одновременным получением показаний, независ щих от скорости потока , вследствие исключени неравномерности прогибов нитей ;к измерительному мосту подключают насадок, состо щий из двух нитей из одинакового материала с равными диаметрами, лежащих в одной плоскости и параллельных между собой. Нить 24 включаетс в цепь / моста; нить 25 - в цепь // моста; сопротивлени г и г„ устанавливаютс на одинаковое значение, а гальванометр включаетс в диагональ /-//. Ток моста снижают дл получени незначительного перегрева нитей. Пока нить 25 не затен етс нитью 24, гальванометр находитс в положении, близком к нулю (мост сбалансирован)- Как только плоскость нитей совпадает с плоскостью потока, равновесие моста резко нарушаетс и направление потока однозначно читаетс по шкале 26, св занной со стержнем насадка.To determine the direction of the gas flow velocity vector while obtaining readings independent of the flow velocity, due to the elimination of irregularity of the deflections of the threads, a nozzle consisting of two threads of the same material with equal diameters lying in the same plane and parallel to each other is connected to the measuring bridge. . Thread 24 is included in the chain / bridge; thread 25 - in the chain // bridge; the resistances r and r are set to the same value, and the galvanometer is included in the diagonal / - //. The bridge current is reduced to obtain a slight overheating of the filaments. Until thread 25 is shaded by thread 24, the galvanometer is in a position close to zero (the bridge is balanced) - As soon as the plane of the threads coincides with the plane of flow, the balance of the bridge is sharply disturbed and the direction of flow is unambiguously read on a scale 26 associated with the nozzle rod.

Описываемые устройство и способ обеспечивают возможность исследовать структуры газовых потоков с большей степенью точности, чем известные способы и устройства, и могут найти полезное применение.The described device and method provide the ability to explore the structure of gas flows with a greater degree of accuracy than the known methods and devices, and can find useful applications.

Предмет изобретени Subject invention

Claims

1. A method for determining the direction of the gas flow by means of a thermowell with two parallel threads included in the measuring bridge circuit, characterized in that, in order to obtain indications independent of the flow rate due to the elimination of irregularity of the deflections of the threads, the latter are located in the flow one after another, and the combination of the flux and thread planes is determined by the maximum mismatch of the measuring bridge.

2. A device for studying the gas flow structure, made in the form of an electrochemometer and consisting of a thermal nozzle, a measuring bridge with a DC power source and an electronic amplifier with a device for thermal inertia compensation, characterized in that, in order to ensure the independence of measurements of the average value and pulsations of the flow rate from its temperature, the thermal drops are equipped with a thread and a helix made of the same material, for example tungsten, and disposable B is; following the stream so that they are not obstructed by each other.

3- A device according to claim 2, characterized in that the measuring bridge consists of three parallel circuits, one of which includes a thread, another - a spiral and a third - adjustable resistance, which serves to read the temperature of the flow according to the resistance of the Spiral, and the current of the bridge adjustable manually or automatically by the balance of a galvanometer comparing the voltage drop on an electrically heated filament and on a practically unheated coil is maintained independent of the flow temperature but changing uniquely as a function of its speed STI and overheating otnoscheniya yarn of the gas flow follows the law wherein ATi Preparations (1 + a), where DPP - overheating of the selected base yarn ar-temperature coefficient of resistance material and thread spiral and Dg1 - increment the gas flow temperature.

4- Device in PP. 2 and 3, it is excellent: if, in order to ensure equal time constant thermal inertia of the heated yarn and unheated helix at any average speeds and temperatures of the flow, which is necessary for the correct reproduction of the pulsation velocity of the latter, forming a spiral, to the diameter of the thread is chosen equal to 1 - f Op DTo, and when measuring the velocity pulsations, the input of the amplifier is included in the diagonal of the bridge between the thread and the spiral, and when measuring the temperature pulsations - in the diagonal between the spiral and adjustable resistance5. The device according to PP. 2-4, characterized in that, in order to compensate for technological variation in the parameters of the yarn and the nozzle helix, the resistance connected in series with them is adjustable, and after balancing the bridge circuits at a known temperature to bring the bridge into working condition, the initial value of the resistance found is included sequentially with the thread, increase in t times, where m 1 -f a-, DGo.

6. The device according to paragraphs. 2-5, characterized by that, in order to enable the direct reading of the flow temperature values by the position of the resistive store levers, the resistance RH of the store chain with the balance of the bridge is chosen from the condition RH where n is a number convenient for recalculations.

7. Device for PP. 2-6, characterized in that in order to correctly reproduce the rate and temperature pulsations at a slowly varying flow rate by automatically adjusting the constant time of the compensating amplifier circuit, carried out by biasing the compensating throttle amplifier with a current proportional to the current of the thread, the corresponding nonlinear element is applied in it, maintaining the ratio M..f.- n -, where ao-

the heat transfer coefficient of the thread, and / is the current of the thread.

- 5 No. 145785

,eleven

a, g

fuzt

Vue.S