SU757877A1 - Струйный термометр 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике температурных измерений и может быть использовано для измерения температур газовых потоков, например, в авиационных газотурбинных двигателях.5

Известны струйный термометры, содержащие акустический генератор колебаний в качестве тер?<,очувствительного элемента Γΐ]Недостатком устройств такого рода является влияние изменений величины давления в резонаторе на точность измерений.

Известен также струйный термометр, содержащий резонатор с входным и вы- 15 ходным соплами и преобразователь частоты акустических колебаний в электрический сигнал [2] ·

Отсутствие в этом устройстве узлов, поддерживающих постоянное отношение 20 давлений на входе и выходе в резонатор, приводит к снижению точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений. 25

Поставленная цель достигается тем, что в струйный термометр, содержащий резонатор с входным и выходным соплами и преобразователь частоты акустических колебаний в электри- 30

2

веский сигнал, зведены цилиндр с порш нем, разделяющим цилиндр на две полукамеры, и профилированная игла, размещенная в выходном сопле резонатора и соединенная с поршнем, причем полукамеры цилиндра соединены трубопроводами с входным и выходным соплами резонатора.

Связь между частотой колебания ί, скоростью истечения ν и расстоянием от сопла до края клина Е для акустического генератора во всех случаях с некоторым приближением описывается формулой, теоретически обоснованной Кенигом

где η = 1,2,3... - порядок гармоники Скорость истечения газа из сопла

генератора определяется выражением

где К - показатель адиабаты;

К - газовая постоянная;

Т_с- абсолютная температура газа

перед соплом;

Ρχ - давление газа в камере;

Рс - давление газа перед входным

соплом·,

8 - коэффициент скорости.

3

757877

Анализ выражений (1) и (2) показывает, что для того, чтобы обеспечить однозначную зависимость между частотой колебаний и температурой газа, необходимо поддерживать постоянную скорость истечения газа из сопла питания генератора за счет постоянства отношения давлений Р_к I Р_с на входном сопле генератора. Последнее может достигаться изменением отношения площадей проходных сечений входного и выходного сопел по закону, полученному из уравнения постоянства расходов и уравнения состояния

9 _ ^РК ⁶ 2 I

νν? V з-(Рк1Рс^'^к’

где 6^ - коэффициент расхода входного сопла;

^2 “ коэффициент расхода выходного сопла;

- температура в камере генератора;

Р_о - давление среды, в которую происходит истечение газов из выходного сопла.

На критических и сверхкритических режимах

„ к|к-и

-=?- - =с.опзЪ >

ΧΚ+-Ι /

30

, 2 .к|к-4

20

25

35

На фиг. 1 показан струйный термометр газа предлагаемой схемы.

Он состоит из входного сопла 1, резонатора 2, выходного сопла 3, .θ

элемента 4, регулирующего отношение р, | площадей проходн'ого сечения входного сопла к выходному при помощи профилированной иглы 5 и перепада давлений в камерах б и 7, преобразователя 8 выходного сиг-45 нала.

На фиг. 2 показана зависимость потребного отношения площадей, создаваемого перемещением профилированной иглы, от отношения абсолютного дав- 50 ления во входном сопле генератора колебаний к окружающему давлению Р_о для генератора, имеющего следующие характеристики. Расстояние от входного сопла до клина £ = 16,4 мм, ширина 55 резонансной камеры 1_ = 77 мм, площадь поперечного сечения входного

сопла (ф =9,6 мм² = сопз!,. площадь

поперечного сечения выходного сопла = 6,66 мм², Риалах = 24 мм ,

отношение площадей Р₄ |изменяется в пределах от 0,4 до 1,44. Экспериментальные исследования макета генератора с указанными геометрическими характеристиками показали, что на его входном сопле поддерживается постоянный перепад давлений Р_кIР_с = -0,88 и соответственно постоянная частота колебаний Р = 1785 Гц во всем исследуемом диапазоне отношения абсолютного давления перед входным соплом к атмосферному Р_с , Р_р = =1,3 - 6,25.

Термометр работает следующим образом.

Газ, температура которого измеряется, поступает через входное сопло генератора колебаний в резонатор и в нем благодаря взаимодействию потока с кромками выходного сопла создаются акустические колебания.

При изменении давления газа на входе в генератор изменяется перепад давлений на поршне элемента 4, что приводит к перемещению его вместе с профилированной иглой. Площадь выход ного сопла изменяется профилированной иглой до тех пор, пока в резонаторе не установится давление, соответствующее прежнему перепаду.

Предложенное устройство позволяет исключить влияние изменений давления на точность измерений.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Струйный термометр, содержащий резонатор с входным и выходным соплами и преобразователь частоты акустических колебаний в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, термометр снабжен цилиндром с поршнем, разделяющим цилиндр на две камеры и соединенным с профилированной иглой, размещенной в вы ходном сопле резонатора, а камеры соединены трубопроводами с входным и выходным соплами резонатора.