SU773448A1 - Heat flux sensor - Google Patents

Heat flux sensor Download PDF

Info

Publication number
SU773448A1
SU773448A1 SU772555685A SU2555685A SU773448A1 SU 773448 A1 SU773448 A1 SU 773448A1 SU 772555685 A SU772555685 A SU 772555685A SU 2555685 A SU2555685 A SU 2555685A SU 773448 A1 SU773448 A1 SU 773448A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
plate
layers
heat flux
coefficients
thickness
Prior art date
Application number
SU772555685A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Васильевич Антонишин
Марк Абрамович Геллер
Анатолий Львович Парнас
Original Assignee
Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова Ан Белорусской Сср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова Ан Белорусской Сср filed Critical Институт Тепло- И Массообмена Им.А.В.Лыкова Ан Белорусской Сср
Priority to SU772555685A priority Critical patent/SU773448A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU773448A1 publication Critical patent/SU773448A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  тепловых потоков и может быть использовано в теплометрии , в особенности в энергетике.The invention relates to devices for measuring heat fluxes and can be used in calorimetry, especially in power engineering.

Известны приборы, .использующие в 5 качестве чувствительного элемента биметаллическую пластину, деформаци  изгиба которой служит мерой теплового потока 1. В этих приборах деформаци  изгиба закрепленной биметал-10 лической пластины зависит от величины ее абсолютной температуры, геометрических размеров, а также от степени различи  термических и механических свойств металлов, из которых (5 выполнена пластина.Instruments are known that use a bimetallic plate as a sensitive element, whose bending deformation serves as a measure of heat flow 1. In these devices, the bending deformation of a fixed bimetal-10 faceplate depends on the magnitude of its absolute temperature, geometrical dimensions, and mechanical properties of metals, of which (5 is made plate.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  датчик теплового потока, содержащий корпус, вмонтированный в него 20 чувствительный элемент в виде свободнодеформируюшейс  пластины и измеритель деформации чувствительного элемента, пропорциональной величине теплового потока 2. 25The closest in technical essence to the present invention is a heat flux sensor, comprising a housing, a 20 sensing element built into it in the form of a free deforming plate and a strain gauge of the sensing element proportional to the heat flux 2. 25

Работа устройства основана на способе измерени:. величины теплового потока по деформации изгиьа свободнодеформирующейс  пластины. Прогиб такой свободнодеформирующейс  пластины ЗОThe operation of the device is based on the measurement method :. heat flux rates by deformation of the bend of a free-deforming plate. Deflection of such free deforming plate AOR

не зависит от величины абсолютной температуры, а только от перепада температуры по ее сечению, коэффициентов -теплопроводности и температурного расширени , геометрического размера . Прогиб пластины не зависит также от ее толщины и механических свойств.does not depend on the magnitude of the absolute temperature, but only on the temperature difference over its cross section, the coefficients of thermal conductivity and thermal expansion, and its geometric size. The plate deflection does not depend on its thickness or mechanical properties either.

Недостатком такого прибора  вл етс  невозможность его работы при измерении тепловых потоков в агрессивных средах, когда на поверхности пластины образуетс  устойчива  окисна  пленка. В этих случа х свободнодеформирующа с  пластина становитс  биметаллической и ее показани  завис т от разницы в коэффициентах линейного расширени  пластины и пленки, их геометрических размеров и механических свойств.The disadvantage of such a device is the impossibility of its operation when measuring heat fluxes in corrosive media, when a stable oxide film is formed on the surface of the plate. In these cases, the free-deforming plate becomes bimetallic and its readings depend on the difference in the linear expansion coefficients of the plate and film, their geometrical dimensions and mechanical properties.

Цель изобретени  - увеличение точности и надежности измерени .The purpose of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurement.

Эта цель достигаетс  тем, что пластина выполнена из трех слоев, причем толщина слоев определ етс  из услови  отсутстви  изгиба при изотермическом нагревеThis goal is achieved by the fact that the plate is made of three layers, and the thickness of the layers is determined from the condition that there is no bending during isothermal heating.

Р-Ъ.P-b.

чh

J yMy-o,J yMy-o,

... ...

o-h.o-h.

Claims (2)

- ТЯе у - поперечна  координата , ), fuij,,, „ - коэффициенты Пуассона ; . ЕГ, - модули упругости слоев; р а«Ъ/Ъ,1+..„-« - толщина пластины; п - число слоев; h, , h, . . .h - толщины слоев плас тины. Слои пластины, расположенные сим метрично относительно центральной плоскости пластины, имеют -одинаковую толщину и выполнены из одного материала. Рассто ни -р и q определ ют положение нейтральной оси многослойной пластины и наход тс  из услови , что алгебраическа  сумма продольных сил в пластине равна нулю t. -v гli:Iy y,..-:т :Ь yp-h , -t Дл  практических целей в большин стве случаев достаточно примен ть трехслойную пластину с наружными сло ми, изготовленными из материало устойчивых к коррозионному или эрозионному воздействию внешней среды. Дл  трехслойной пластины условие от сутстви  изгиба упрощаетс  и имеет вид ,.,), (i-°i)) ..)() t,1n. где d, .dj.d, - коэффициенты термического расширени  слоев. Если число слоев пластины нечетное и слои, расположенные симметрич но по обе стороны от центрального сло , одинаковы по размерам и свойс вам (например выполнены из одного материала), то условие отсутстви  изгиба при изотермическом нагреве выполн етс  автоматически при лобых толщинах пластин. На чертеже представлен предлагае мый датчик. Устройство содержит чувствительный элемент 1, который выполнен в ви круглой трехслойной пластины. В кор пусе 2 датчика выполнено круглое от верстие с кольцевым пазом 3, в кото рое встроен чувствительный элемент Дл  создани  герметичности между корпусом и чувствительным элементом вставлены гибкие прокладки 4, напри мер из паралона. Измерение прогиба пластины 1 под ;,ействием теплового потока производ т, например оптиче ИМ интерферометром или любым другим рибором 5 подобного назначени . Теповой поток падает на пластину 1, отора  охлаждаетс , например воздухом или водой. Так как между корпусом датчика и пластиной оставлены зазоры, то пластина имеет возможность свободно деформироватьс  в рабочем интервале температур. Изотермический нагрев ластины не создает прогиба. Изгиб ластины происходит только за счёт ерепада температуры по ее сечению. еформацию изгиба пластины измер т прибором 5 и по ней вычисл ют тепловой поток. Дополнительна  незнаительна  жесткость, вносима  гибкии прокладками, может быть учтена предварительной тарировкой. Вли ние зависимости теплофизических характеристик пластины от температуры также может быть учтено предварительной тарировкой датчика или устранено стабилизацией температуры пластины путем ее охлаждени . Формула изобретени  1.,Датчик теплового потока, содержащий корпус, вмонтированный в него чувствительный элемент в виде свободнодеформирующейс  пластины и измеритель деформации чувствительного элемента, пропорциональной величине теплового потока, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  точности и надежности измерени , пластина выполнена из трех слоев, причем толщина слоев определ етс  из соотношени  1-Н.), (o.,-d,) . Ctiib- rX i - bXi-MO. Е-Ъ, где h, , h,j , h - толщины слоев ; Е ,Er,Ej - модули упругости слоев; di ,d2.dij - коэффициенты температурного расширени  слоев; .Ль - коэффициенты Пуассона. 2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что слои пластины , расположенные симметрично относительно центральной плоскости пластины , имеют одинаковую толщину и выполнены из одного материала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Геращенко О.А. Основы теплометрии . К., 1971, с.15. - TYa y - transverse coordinate,), fuij ,,, „- Poisson's coefficients; . EG, are the elastic moduli of the layers; p a “b / b, 1 + ..„ - “is the plate thickness; n is the number of layers; h, h,. . .h - thickness of the layers of the plate. Layers of the plate, located symmetrically with respect to the central plane of the plate, have the same thickness and are made of the same material. The distances p and q determine the position of the neutral axis of the multilayer plate and are subject to the condition that the algebraic sum of the longitudinal forces in the plate is zero t. -v gli: Iy y, ..-: t: b yp-h, -t For practical purposes, in most cases it is sufficient to use a three-layer plate with outer layers made of materials resistant to the corrosive or erosive influence of the external environment. For a three-layer plate, the condition of the absence of bending is simplified and looks like,.,), (I - i)))) () t, 1n. where d, .dj.d, are the coefficients of thermal expansion of the layers. If the number of layers of the plate is odd and the layers located symmetrically but on both sides of the central layer are the same in size and properties (for example, they are made of the same material), then the condition of no bending during isothermal heating is performed automatically with frontal plate thicknesses. The drawing shows the proposed sensor. The device contains a sensitive element 1, which is made in the form of a round three-layer plate. In the sensor case 2, there is a round hole with an annular groove 3 in which the sensing element is embedded. To create tightness, flexible gaskets 4, for example of paralon, are inserted between the casing and the sensing element. The measurement of the deflection of the plate 1 under;, by the action of the heat flux, is carried out, for example, by an optical-optical interferometer or any other device 5 of a similar purpose. The heat flux falls onto plate 1, the trap is cooled, for example with air or water. Since gaps are left between the sensor body and the plate, the plate can freely deform in the working temperature range. Isothermal heating of the plate does not create a deflection. The bending of the plate occurs only due to the temperature differential over its cross section. The flexural strain of the plate is measured by instrument 5 and the heat flux is calculated from it. Additional insignificant stiffness introduced by flexible pads can be taken into account by preliminary calibration. The effect of the dependence of the thermophysical characteristics of the plate on temperature can also be taken into account by pre-calibrating the sensor or eliminated by stabilizing the temperature of the plate by cooling it. Claim 1. A heat flux sensor comprising a housing, a sensing element embedded in it in the form of a free-deforming plate and a strain gauge of the sensitive element proportional to the heat flux, characterized in that the plate is made of three layers to increase the accuracy and reliability of the measurement , the thickness of the layers is determined from the ratio 1-H.), (o., - d,). Ctiib-rX i - bXi-MO. E-b, where h,, h, j, h are the thicknesses of the layers; E, Er, Ej are the elastic moduli of the layers; di, d2.dij — coefficients of temperature expansion of the layers; . L - Poisson's coefficients. 2. The device according to claim 1, characterized in that the layers of the plate located symmetrically with respect to the central plane of the plate have the same thickness and are made of the same material. Sources of information taken into account in the examination 1.G.A. Geraschenko Basics of heat metering. K., 1971, p.15. 2.Авторское свидетельство СССР № 600402, кл. G 01 Z 5/38, 1976 (прототип).2. USSR author's certificate number 600402, cl. G 01 Z 5/38, 1976 (prototype).
SU772555685A 1977-12-15 1977-12-15 Heat flux sensor SU773448A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772555685A SU773448A1 (en) 1977-12-15 1977-12-15 Heat flux sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU772555685A SU773448A1 (en) 1977-12-15 1977-12-15 Heat flux sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU773448A1 true SU773448A1 (en) 1980-10-23

Family

ID=20738307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU772555685A SU773448A1 (en) 1977-12-15 1977-12-15 Heat flux sensor

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU773448A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2398195C1 (en) Method of making nano- and micro-electromechanical pressure sensor system and pressure sensor based on said system
EP0192694B1 (en) Electrical angular displacement sensor
US4972708A (en) Thermal mass flow-meter particularly for gases
US2976123A (en) Corrosion-measuring apparatus
SU773448A1 (en) Heat flux sensor
US2573686A (en) Temperature indicating device
US4672199A (en) Fiberoptic temperature/pressure sensor system
RU2391640C1 (en) Strain gauge pressure sensor on basis of thin-film nano- and microelectromechanical system
JP7032432B2 (en) Heat transfer coefficient measuring element
RU2451270C1 (en) Semiconductor high-precision absolute pressure sensor
Jang et al. High bending curvature withstanding one dimensional angle sensor with fiber bragg gratings
SE7610151L (en) ELECTRONIC MEASUREMENT METER
RU2028588C1 (en) Thin-film pressure transducer
SU712691A1 (en) Method of manufacturing differential strain-gauges
SU591732A1 (en) Pressure differential meter
SU767585A1 (en) Pressure transducer
SU576520A1 (en) Pressure measuring sensor for rigid media
Brown A Small Strain Tension‐Torsion Extensometer
RU1784847C (en) Pressure gauge
SU777406A1 (en) Strain-gauge sensitive element
JP2020193932A (en) Heat transfer rate sensor
KR101921379B1 (en) The temperature sensor can measure banding
Ma et al. A study of directional MEMS dual-fences gauge
Adhreena et al. A STUDY OF FIBER BRAGG GRATING TEMPERATURE SENSOR FOR UNDER WATER TEMPERATURE MONITORING
RU2028583C1 (en) Pressure transducer