SU396568A1 - Датчик теплового потока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники и может быть использовано, например, в экспериментальной газодинамике при исследовани х теплопередачи от высокотемпературного потока газа, например, плазмы .

Известны охлаждаемые датчики теплового потока, которые дл  повышени  быстродействи  и обеспечени  возможности проведени  измерений при кратковременных процессах снабжены расположенными концентрично с тепловоопринимающими элементами компенсаторами , устран ющими перетекание тепла между тепловоспринимаюпдим элементом и окружающей его стенкой.

Однако дл  таких датчиков характерно вли ние ступенчатого распределени  температуры обтекаемой поверхности на границе между тепловоспринимающим элементом и окружающей его стенкой на величину теплового потока.

Это вли ние, про вл ющеес  на некотором рассто нии от границы, раздел ющей участки с различной температурой, обусловлено процессом установлени  профил  температуры в -пограничном слое. Расчет показывает, что область установлени  профил  может иметь значительную прот женность, а потому площадь поверхности охранных элементов должна выбиратьс  достаточных размеров. В

известных датчиках при концентрическом расположении тепловоспринимающего элемента учет указанного вли ни  может повлечь неоправданное увеличение размеров датчика.

Известно, что дл  использовани  результатов измерени  тепловых потоков при решении практических задач требуетс  нар ду с тепловыми измерени ми проводить измерени  других параметров потока, в частности, давленп  на поверхности модели. При применении известных датчиков давление обычно измер ют на специальной дренажной модели в дополнительных экспериментах, что удорожает испытани  и снижает их точность.

Пель изобретени  - повышение точности измерений, уменьшение размеров конструкции и сокращение времени проведени  экспериментов .

Дл  достил ени  этой цели используют датчик теплового потока, содержащий тепловоспринимающий элемент, выполненный в виде стержн , окруженного компенсатором, термопары и систему охлаждени , в котором, согласно изобретению, тепловоспринимающий элемент и установленный эксцентрично с ним компенсатор снабжены с охлаждаемой стороны ребрами, в виде равномерно расноложенных выступов ромбовидного сечени . В компенсаторе выполнены дренажные отверсти .

На чертеже показано предложепнос устройство .

Датчик теплового потока содержит тепловоспринимающ:ий элемент /, вьгполненный в виде цилиндра, комиенсатор 2, св занный корпусом 3 с коллектором 4, упирающимс  грибовидным выступом 5 в ребра 6 ромбовидного сечени , выфрезерованные в торцах теплочувствительного элемента и компенсатора. К коллектору 4 цодход т питающие магистрали 7 и 8, ио которым подводитс  охладител1з - вода . Между выступом 5 и кориусом .3 имеютс  две узкие щели, через которые вода подводитс  к ребрам и отводитс  от них.

На входе и выходе охлаждающего тракта в коллекторе 4 наход тс  две полости В п Г. В компенсаторе 2 и коллекторе 4 выполнены два отверсти  9 и 10. Через отверстие 9 осуществл етс  вывод электродов термоцар //, 12, заделаниых по длине теиловосприппмающего элемента /. Отверстие 10  вл етс  дренажным и служит дл  измереии  давлени  на поверхности датчнка с помощью какого-либо измерител  давлени , подключаемого к трубке 13. Снаружи датчик защищен кожухом 14, имеющем проушины 15 дл  закреплени  датчика на поверхности модели. Зазоры между тепловосприиимающил элементом, компенсатором и кожухом заполнены теилостойкой массой 16.

Датчик работает следующи.м образом.

Перед проведением испытаний датчик устанавливают на поверхности модели таким образом , чтобы навстречу потоку была обращена утолщенна  часть компенсатора. Термопары подключают к какому-либо регистратору, например, шлейфовому осцпллографу. К трубке 13 подсоедин ют измеритель давлени .

При обдуве модели высокотемпературным потоком газа в тепловоспринимаюищй элемент поступает тепло. При этом прежде чем придти в контакт с поверхностью элемента 1 газ проходит по поверхности компенсатора 2 и ириходит в температурное соответствие. Температура обдуваемого торца тепловоспринимающего элемента п компенсатора в процессе эксперимента остаетс  одинаковой, что обеспечиваетс  охлаждением их оребренпых торцов.

Выполнение ребер 6 в виде ромбовидных равномерно расположенных выступов, имеющих длину 0,1-0,2 от длины теилочувствительного элемента и компенсатора, позвол ет добитьс  того, что нагрев охладител  при соответствующем расходе не превышает 10- 15°С. Если учесть, что рабочие торцы нагреваютс  до 600-800°С, то с больщой точностью можно считать температуру нерабочих тордов одинаковой. Поэтому ири одинаковой величине поступающих в тепловоспрннимающий элемент и комленсатор тепловых потоков

температура их рабочих торцов одинакова.

Величину измер емого теплового потока рассчитывают по разности температур в двух сечени х тепловоспринимающего элемента с помощью уравнени  Фурье.

Измер емое в процессе эксперимента давление на иоверхности модели позвол ет св зать услови  моделировани  с натуральными услови ми.

Расположение тепловоспринимающего элемента эксцентрично компенсатору нозвол ет при иебольщих размерах датчика существенно расширить область термокомпенсации, где газ в пограничном слое приходит в температурное соответствие с поверхностью датчика.

Предмет изобретени 

Claims (2)

1. Датчик тенлового потока, содержащий тепловоспринимающий элемент, выполненный в виде стержн , окруженного компенсатором,

термопары и систему охлаждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в нем тепловоспринимающий элемент И установленный эксцентрично с ним комиенсатор снабжены с охлаждаемой стороны ребрами, выполненными в виде равномерио расцоложенных выступов ромбовидного сечени .

2. Датчик по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью Сокращени  времени проведени  экспериментов , в компенсаторе выполнены дренажные отверсти .

16 IS i

9 S-t- .1

10

A -fi