SU1508106A1

SU1508106A1 - Термопара

Info

Publication number: SU1508106A1
Application number: SU874190713A
Authority: SU
Inventors: Юрий Владимирович Видин; Анатолий Кириллович Федюкович; Юрий Владимирович Хрусталев
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1987-02-05
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1989-09-15

Abstract

Изобретение относитс к термометрии и позвол ет повысить эффективность термопары за счет обеспечени возможности измерени быстроизмен ющихс температур в потоках газа или жидкости. К общему термоэлектроду 1 с большей теплопроводностью по его длине подсоединены дополнительные термоэлектроды 2-4 с образованием гор чих спаев Д₁-Д₃ различной инерционности. Конусообразна форма термоэлектрода 1 обеспечивает постепенное уменьшение инерционности гор чих спаев к его концу, а конический переход рабочих концов термоэлектродов 2-4 позвол ет подогнать их диаметр к диаметру термоэлектрода 1 в месте подсоединени . После погружени термопары в поток одновременно снимаютс показани с трех спаев Д₁-Д₃, соответствующие их температурам Т₁-Т₃. По полученным показани м методом экстрапол ции определ етс истинна температура (Т_ист). Высока теплопроводность термоэлектрода 1, а также меньший в сравнении с гор чими спа ми диаметр его участков, соедин ющих эти спаи, обеспечивает дополнительный подвод тепла к ним, что снижает инерционность и, как следствие, повышает точность определени Т_ист. 3 ил.

Description

СП

о

00

о о

Изобретение относитс к термоэлектрическим устройствам дл измерени температуры в потоках и может быть использовано дл измерени быстроизмен ющихс температур при нестационарных процессах теплообмена , например в газовых турбиках.

Цель изобретени - повышение эффективности термопары.

На фиг. 1 показана предлагаема термопара; на фиг. 2 - график экстрапол ции показаний термопары к «нулевому диаметру ее гор чего спа ; на фиг. 3 - распределение температуры по длине общего термоэлектрода .

Термопара содержит общий термоэлект10

мощью гор чего спа D., фиксируютс показани , соответствующие некоторой температуре Т, , вл ющейс наиболее близкой к TUCT , так как диаметр спа D минимальный. Аналогичным образом измер етс температура Тг спа DZ с погрещностью более высокой , чем Т, из-за больщей тепловой инерции второго гор чего спа . Температура Тэ, измеренна с помощью спа D,, имеет еще больщее отклонение от Тиет.

По показани м Т,-Тз стро тс кривые зависимости температуры от диаметра спа , после чего определ етс Т«ст в зоне малого объема путем экстрапол ции полученной кривой до пересечени с ординатой, отве20

25

род 1, к которому присоединены дополни- 15 чaюJцeй «нулевому диаметру спа (фиг. 2). тельные термоэлектроды 2-4. Исходные термоэлектродные провода трех спайной термопары имеют одинаковый диаметр d, а рабочие концы общего и дополнительных термоэлектродов выполнены с одинаковыми конусообразными сужени ми к гор чим спа м. В месте образовани первого спа диаметры термоэлектродов 1 и 2 - d - равнь минимально допустимому исход из услови неоднородности материала, при этом диаметр гор чего спа D, 2di. Аналогично диаметры термоэлектродов 1 и 3 в месте образовани второго гор чего спа равны d, а диаметр-спа D,.. Диаметр третьего спа D3 2d3.

Величина рассто ни между спа ми определ етс размерами объема потока, в котором требуетс определить температуру Т„„Дополнительные термоэлектроды 2-4 выполнены, например, из константана, а общий термоэлектрод 1 - из более теплопроводного .материала - меди.

Коническа форма общего термоэлектрода 1 обеспечивает посто нное уменьщение инерционности гор чих спаев к его концу, сведение их диаметров как бы к «нулевому диаметру.

Различие тепловой инерционности спаев определ етс только их диаметрами. Конусообразный переход рабочих концов дополнительных термоэлектродов 2-4 позвол ет подогнать их диаметр к диаметру общего термоэлектрода 1 в месте подсоединени . Кроме того, конусообразные переходы позвол ют использовать дл дополнительных термоэлектродов провод одного исходного диаметра , что упрощает изготовление термопары и позвол ет создавать термоприемники с различными соотношени ми между D,, D и D.

Высока теплопроводность общего термоэлектрода 1 не вызывает перетока тепла между рабочими спа ми D, - Dj, так как, во-первых, размеры рабочих спаев по сравнению с рассто нием между ними на один- полтора пор дка меньше. Например, D., 0,05 мм Dj. 0,10 мм, D 0,15 мм, а рассто ние между спа ми 1-2 мм. Во-вторых, врем С пульсаций температуры потока мало (тыс чные и сотые доли секунды). В св зи с этим процесс теплопроводности вдоль участков общего термоэлектрода 1, соедин ющих гор чие спаи, соответствует небольшим в сравнении со спа ми безразмерным величинам веремени - числам 30 Фурье.

Благодар тому, что диаметр этих участков меньше соответствующих диаметров соедин емых рабочих спаев, и их материал имеет более высокий коэффициент теплопроэс водности чем материал массы спаев, распределение температуры по длине указанных участков характеризуетс наличием экстремума (фиг. 3). Следовательно, существуют адиабатические поверхности между гор чими спа ми, что свидетельствует об отсутствии теплоперетока между спа ми.

Высока теплопроводность термоэлектрода 1 обеспечивает дополнительный подвод тепла к рабочим спа м, что позвол ет повысить точность определени при экст45 рапол ции.

Конусообразна форма термоэлектродов 1-4 предлагае.мой термопары обеспечивает ее максимальную прочность на изгиб, вызываемый потоком среды.

40

50

Claims

Формула изобретени

зом.

Термопара работает следующим обраПосле погружени термопары, закрепленТермопара , содержаща общий термоэлектрод и подсоединенные по его длине с образованием гор чих спаев дополнительной консольно, в поток газа или жидкости,,5 е термоэлектроды, диаметр которых в месв зону малого объема, температуру которо-те подсоединени равен диаметру общего

го, быстропеременную во времени, необходи-термоэлектрода,, отличающа с тем, что, с

МО определить, одновременно снимаютс по-целью повышени эффективности термопаказани трех гор чих спаев D, -D. С по-ры за счет обеспечени возможности изме

мощью гор чего спа D., фиксируютс показани , соответствующие некоторой температуре Т, , вл ющейс наиболее близкой к TUCT , так как диаметр спа D минимальный. Аналогичным образом измер етс температура Тг спа DZ с погрещностью более высокой , чем Т, из-за больщей тепловой инерции второго гор чего спа . Температура Тэ, измеренна с помощью спа D,, имеет еще больщее отклонение от Тиет.

По показани м Т,-Тз стро тс кривые зависимости температуры от диаметра спа , после чего определ етс Т«ст в зоне малого объема путем экстрапол ции полученной кривой до пересечени с ординатой, отве

чaюJцeй «нулевому диаметру спа (фиг. 2).

Высока теплопроводность общего термоэлектрода 1 не вызывает перетока тепла между рабочими спа ми D, - Dj, так как, во-первых, размеры рабочих спаев по сравнению с рассто нием между ними на один- полтора пор дка меньше. Например, D., 0,05 мм Dj. 0,10 мм, D 0,15 мм, а рассто ние между спа ми 1-2 мм. Во-вторых, врем С пульсаций температуры потока мало (тыс чные и сотые доли секунды). В св зи с этим процесс теплопроводности вдоль участков общего термоэлектрода 1, соедин ющих гор чие спаи, соответствует небольшим в сравнении со спа ми безразмерным величинам веремени - числам Фурье.

Благодар тому, что диаметр этих участков меньше соответствующих диаметров соедин емых рабочих спаев, и их материал имеет более высокий коэффициент теплопроводности чем материал массы спаев, распределение температуры по длине указанных участков характеризуетс наличием экстремума (фиг. 3). Следовательно, существуют адиабатические поверхности между гор чими спа ми, что свидетельствует об отсутствии теплоперетока между спа ми.

Высока теплопроводность термоэлектрода 1 обеспечивает дополнительный подвод тепла к рабочим спа м, что позвол ет повысить точность определени при экстрапол ции .

Конусообразна форма термоэлектродов 1-4 предлагае.мой термопары обеспечивает ее максимальную прочность на изгиб, вызываемый потоком среды.

50

Формула изобретени

Термопара, содержаща общий термоэлектрод и подсоединенные по его длине с образованием гор чих спаев дополнительрени быстроизмен ющихс температур, в ней рабочие концы общего и дополнительных термоэлектродов выполнены конусообразными с сужением к гор чим спа м, при этом общий термоэлектрод выполнен из материала с больщей теплопроводностью.

J7/

фиг.З