SU1755079A1 - Устройство дл измерени давлени в высокотемпературном потоке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к устройствам дл  измерени  давлени  в высокотемпературном потоке. Целью изобретени   вл етс  повышение точности Устройство содержит приемную трубку 2, трубку 1 истечени  защитного газа, в которой установлен термоэлемент 5. Трубка 1 подсоединена через регул тор 10 давлени  к источнику 17 защитного газа. Регул тор 10 управл етс  сигналом от пневмоусилител Э, подключенного к т рубке 2. Термоэлемент 5 находитс  в потоке защитного газа, скорость истечени  которого регулируетс  регул тором 10 пропорционально давлению измер емой среды. По выходному сигналу, снимаемому с термоэлемента 5. суд т об измер емом давлении, 1 ил. 2 3 fe vl СЛ 8 vj ч Фм.1

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и можётТЗыть испбльзовано дл  измерени  локального осредненного и пульсационного давлений в высокотемпе- ратурном потоке, например в камере сгорани  или канале МГД-генератора.

Известно устройство дл  измерени  среднего значени  давлени  и пульсаций давлени  газа, содержащее датчик термоанемометра и систему обдува датчика на основе тсверхз1укового сопла.

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени  при исследовании объектов с усложненными характеристиками течени .

Известен термоанемометр, предназначенный дл  измерени  динамического давлени  газового потока, содержащий расположенные в корпусе входные и выходные сопла, между которыми помещен термоанемометр .

Недостатком этого устройства  вл етс  также низка  точность измерени .

Известно устройство дл  измерени  скорости и направлени  потока, содержащее термочувствительные элементы, измерительную трубку, соединенную с линией стабилизированной струи, и регистратор.

Недостатком такого устройств  вл етс  низка  точность измерени  вследствие зависимости показаний от осредненного давлени  потока, его температуры, фазового состава, вибраций установки

Цель изобретени  - повышение точности устройства при измерени х локального осредненного и пульсационного давлений в высокотемпературных (до 3000 К) химически активных средах, содержащих конденсируемую фазу, в объектах, подверженных вибраци м.

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее термоэлемент, включенный в измерительную сх,ему с регистратором , источник защитного газа и трубку истечени  защитного газа, дополнительно снабжено приемной трубкой, пневмоусилителем и регул тором давлени , причем приемна  трубка подключена к пневмоусилителю давлени , а регул тор давлени  выполнен в виде размещенного в корпусе полого упругого элемента, подсоединенного к выходу пневмоусилител  и жестко соединенного с локальным конусом, размещенным в отверстии шайбы, раздел ющей полость корпуса на две камеры, одна из которых подключена к источнику защитного газа, а друга  - к трубке истечени  защитного газа, в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержн , снабженного держателем

виде электропровод щих полуколец, помещенных между концентрическими электроизол ционными втулками, при этом внутренн   поверхность трубки истечени  покрыта поглощающим тепловое излучение покрытием, а профиль лекального конуса выполнен согласно соотношению

d

D2ci Ах

1 -саДх/роб Р°д где ci - 2 /сГ/(1-сз)К-(1+сз)3;

(1-сз)/(Нсз)Г1;

С4-уМ 2/8/ ; й Рвф/К1,

Ах - перемещение лекального конуса; d(A x), D - текущий диаметр лекального конуса и диаметр шайбы;

d, I - диаметр и длина трубки истече- ни ;

Ро - давление в источнике защитного газа;

Рэф - эффективна  площадь упругого элемента;

коэффициент гидравлического сопротивлени  трубки истечени ;

Ki - жесткость упругого элемента; „ .. у - показатель адиабаты защитного газа;

М« - число Маха потока газа в трубке истечени ;

fi - коэффициент расхода пневмосопро- тивлени , образованного лекальным конусом и шайбой;

К - коэффициент усилени  пневмоусилител  давлени .

На фиг.1 - изображено устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Устройство дл  измерени  давлени  в высокотемпературном потоке содержит трубку 1 истечени  защитного газа и приемную трубку 2, закрепленные в стенке охлаждаемого канала 3. Вблизи приемного торца трубки 1 и 2 примыкают одна к другой, а далее разнесены на некоторое рассто ние, так как трубка 1 истечени  защитного газа выполнена изогнутой. На внутренней поверхности трубки 1 имеетс  покрытие 4 (например , сажевое чернение с пропиткой кремнийорганическим лаком). Внутри трубки 1 на участке после изгиба расположен термоэлемент 5 в виде диаметрально ус- тановленного стержн , снабженного держател ми 6 в виде электропровод щих полуколец, которые размещены между концентрическими электроизол ционными втулками 7 и 8. Внутренние диаметры втулки 8 и трубки 1 с учетом сло  4 равны между собой. Приемна  трубка 2 соединена с пнев- моусилителем9 давлени . Регул тор 10 дав- лени  выполнен в виде размещенного в корпусе 11 полого упругого элемента 12 (например , сильфона), который же стко св зан с лекальным конусом 13, размещенным в отверстии шайбы 14. Шайба 14 раздел ет полость корпуса 11 на две камеры, которые при помощи пневматических линий 15 и 16 св зи соединены соответственно с источником 17 защитного газа и с трубкой 1 истечени  защитного газа. Пневмоусилитель 9 давлени  через выход 18 св зан с регул тором 10 давлени . Запись выходного сигнала устройства, получаемого от термоэлемента 5. осуществл етс  на регистраторе (цепи и элементы электрической схемы устройства не показаны).

Устройство работает следующим образом .

Перед началом работы устройство, установленное в охлаждаемой стенке канала 3 в положении, показанном на фиг.1, подключают через регул тор 10 давлени  к магистрали защитного газа (например, сжатого воздуха) и устанавливают с помощью источника 17 защитного газа давление р0. Термо- элемент 5 через держатели б подключают к преобразовательной цепи и регистратору пульсаций давлени  (не показан). Сигнал ос- редненного давлени  в пневматической форме может быть передан на регистратор осредненного давлени  с выхода 1в пнев- моусилител  9 (схемы и средства регистрации не показаны).

Если измерени  провод тс  при установившемс  режиме исследуемого потока (т.е. при посто нном осредненном статическом давлении в потоке), регул тор 10 находитс  в стационарном положении (лекальный конус 13 занимает относительно шайбы 14 равновесное стационарное положение) и защитный газ проходит по тракту источник 17 защитного газа - пневматическа  лини  15 св зи - зазор между конусом 13 и шайбой 14- пневматическа  лини  16 св зи -трубка 1 истечени  защитного газа. Таким обра- эом, со стороны устройства задаетс  посто нна  осредненна  скорость обдува термоэлемента 5 защитным газом. Изменени  же скорости (пульсации) соответствуют измер емым пульсаци м, в акустической форме распростран ющимс  по трубке 1 истечени  и регистрируемым после преобразовани  в электрический сигнал (ток или напр жение), снимаемый с термоэлемента 5. Причем на частотный диапазон регистрируемых пульсаций вли ют месторасположение термоэлементе 5 в трубке 1 истечени  и вид защитного газа. Так, если защитным газом  вл етс  осушенный воздух, а термоэлемент 5 расположен на рассто нии не более 15 диаметров от приемного торца, устройством могут быть зарегистрированы пульсации статического давлени  в частотном диапазоне от 5 до 8-10 кГц. Нижн   граница частотного диапазона определ етс  запаздыванием передачи осредненного давлени  по тракту от приемной трубки 2 через усилитель 10 давлени  до трубки 1 истечени . При недостаточном демпфировании пульсаций в этом тракте перед регул тором 10 давлени  может быть установлен дополнительный демпфер (не показан).

На практике возникает необходимость измерени  пульсаций давлени  не только относительно установившегос  осредненного давлени  исследуемом потоке, но и на фоне медленно мен ющегос  (с характерным временем, соответствующим частотам, меньшим нижней границы регистрируемых пульсаций) осредненного давлени . В таких случа х при изменении осредненного статического давлени  в исследуемом потоке измен етс  и величина зазора между лекальным конусом 13 и шайбой 14 в регул торе 10 в результате управл ющего воздействи , оказываемого через приемную трубку 2 и пневмоусилитель 9.

Таким образом, в устройстве реализуетс  новый уровень давлени  при сохранении осредненной скорости обдува термоэлемента 5, относительно которого регистрируютс  изменени  скорости, св занные с пульсаци ми давлени  в исследуемом потоке

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  давлени  высокотемпературном потоке, содержащее термоэлемент, включенный в измерительную схему с регистратором, источник защитного газа и трубку истечени  защитного газа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено приемной трубкой, пневмоусилителем и регул тором давлени , причем приемна  трубка подключена к пневмоусилителю давлени , а регул тор давлени  выполнен в виде размещенного в корпусе полого упругого элемента, подсоединенного к выходу пневмоусилител  и жестко соединенного с лекальным конусом, размещенным в отверстии шайбы, раздел ющей полость корпуса на две камеры, одна из которых подключена к источнику защитного газа, а друга  - к трубке истечени  защитного газа,

   Ki

   Лх - перемещение лекального конуса;

   d, I - диаметр и длина трубки истечени ;

   d2-D2в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержн , снабженного держател ми в виде электропровод щих полуколец, помещенных между концентрическими электроизол ци- 5 cl(A x). D - текущий диаметр лекального онными втулками, при этом внутренн   по- конуса и диаметр шайбы; верхность трубки истечени  покрыта поглощающим тепловое излучение покрытием , а профиль лекального конуса выпол-р0 - давление в источнике защитного нен согласно соотношению 10 газа;

   Ах эффективна  площадь упругого

   элемента;

   А - коэффициент гидравлического сопротивлени  трубки истечени ; 15 KI - жесткость упругого элемента;

   у - показатель адиабаты защитного газа;

   М - число Маха потока газа в трубке истечени ;

   20 ft - коэффициент расхода пневмосопро- тивлени , образованного лекальным конусом и шайбой;

   К - коэффициент усилени  пневмоуси- лител  давлени . 25

   где ci 1-с2Дх/р0 (5 °6 2-icT

   (1 -сз) +сз) с2-1/ К-{1-сз)/(И-сз);

   1 I сз-А-з--1- - -

   сц

   ОТ

   ЛМ.

   Ki

   Лх - перемещение лекального кону cl(A x). D - текущий диаметр лекального уса и диаметр шайбы; р0 - давление в источнике защитного ;

   са;

   кону газа

   d, I - диаметр и длина трубки истече cl(A x). D - текущий диаметр лекального уса и диаметр шайбы; р0 - давление в источнике защитного ;

   ни ;

   cl конус газа;

   А-А

   Фиг. I