ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Компенсационные радиометры из "Методы измерения тепловых потоков " При разработке радиометров использована идея построения компенсационных приборов Ангстрема (см. параграф 9 гл. I). Первая конструкция радиометра (1957 г.) была рассчитана на измерение потоков до 20 квт1м [51]. Измерительные пластины, сделанные из манганиновых полос, размером 40X10X0,05 мм , закреплялись на медных вилках, через зубья которых осуществлялось питание постоянным током от аккумулятора. Мощность регулировалась с помощью двойного реостата. [c.117] Пластины вместе с вилками крепились в массивном медном блоке так, чтобы их лицевые черненые поверхности выступали из амбразур, обращенных в противоположные стороны. Таким образом, когда одна из пластин обогревается измеряемым радиационным потоком, вторая находится в тени. Пластины и блок охлаждаются за счет свободной конвекции. [c.117] Радиометрическая пластина —наиболее ответственный элемент прибора. Поэтому все конструктивные размеры как пластины, так и всех сопрягаемых деталей выбраны на основании обстоятельного анализа и вариантных расчетов. [c.119] При тщательном изготовлении единственным источником погрешности метода может быть только неидентичность в условиях подвода энергии. [c.119] Рабочая пластина нагревается лучистым потоком через чернящее покрытие, а компенсационная пластина — электрическим током во всем объеме. Отводится тепло, в основном, с внутренней обдуваемой стороны. При этом тепловой поток рабочей пластины преодолевает термические сопротивления чернящего покрытия, собственно пластины и теплоотдаче от обдуваемой поверхности. Поток же компенсационной пластины преодолевает лишь около половины сопротивления пластины и полное сопротивление теплоотдаче. [c.119] Для получения достаточной идентичности условий работы пластин величина термического сопротивления чернящего покрытия я собственно пластины должна быть мала по сравнению с сопротивлением теплоотдаче. [c.119] При максимальном обдуве измеренный коэффициент теплоотдачи с внутренней стороны пластины был равен 780 вт мР- град. Действительное значение должно быть несколько меньше, поскольку часть тепла отводится теплопроводностью в несущие шины. [c.119] Установлено, что степень черноты покрытия перестает изменяться при б,.п 8 мкм. [c.119] В актинометрических компенсационных устройствах Ангстрема теплоотдача происходит посредством свободной конвекции и ее термическое сопротивление на два порядка выше. [c.120] При изготовлении деталей и монтаже прибора неизбежны отклонения, приводящие к нарушению симметрии. Поэтому конструктивные элементы прибора целесообразно выбирать таким образом, чтобы влияние допущенных погрешностей на результаты измерений было малым. [c.120] Чтобы влияние концевых заделок пластины на температуру в середине было несущественным, величина к, как видно из формулы (1У.7), должна быть достаточно большой. Если, например, 1— =0,03, то самое сильное возмущение на одном конце пластины или на обоих ее концах приведет к изменению температуры середины пластины не более чем на 3%- Этому соответствует значение к = 7, выбранное за основу при определении конструктивных размеров описываемого радиометра. [c.121] Одним из источников погрешностей может быть также неидентичность закрепления головок дифференциальной термопары на рабочих пластинах. Термопары изготовляются из хромелевой и алюмелевой проволок диаметром 0,15 мм. Сварка производится в тигле, заполненном графитным порошком, по технологии, достаточно широко описанной в ряде изданий (например, [66]). После отжига места спаев зачищаются и термоэлектроды вытягиваются так, чтобы один из них представлял собой прямое продолжение второго. Затем место спая прокатывается на вальцах или расклепывается до толщины 0,03 мм. [c.121] Полученная ленточка обкладывается слюдяными чешуйками толщиной 10 мкм и приклеивается к поверхности рабочей пластины радиометра. При этом суммарное сопротивление переходу тепла от пластины к спаю термопар не превышает 5% сопротивления последующего перехода при теплоотдаче к охлаждающему потоку. [c.121] При составлении уравнения теплопроводности для термоэлектрода необходимо учесть приток тепла через электрическую изоляцию между пластиной и электродом, а также отдачу тепла обдувающему воздуху. В приближенной оценке задачу можно рассматривать как одномерную, температуры охлаждающего воздуха tz и пластины, на которую наклеен термоэлектрод, считать постоянными. Зависимостью теплопроводности термоэлектрода от температуры можно также пренебречь. [c.122] Уравнение это идентично решенным ранее уравнениям (П.П) и (1У.4). При постоянной правой части оно соответствует случаю, приведенному в параграфе 2 гл. II. Как видно из рис. 33, при значении 1 7 краевые возмущения практически уже не достигают середины пластины (и= /2 1 и=3,5). [c.122] На пластине радиометра, замеренная величина коэффициента теплоотдачи а=780 вт1м град. Этому значению, при условии подавления возмущений, соответствует толщина термоэлектрода 6 0,07 мм. [c.122] При монтаже приборов необходимо обратить внимание на идентичность измерительных плечей, которая контролируется в опытах с одновременным электрическим обогревом обеих пластин. При этом погрешность измерений должна быть такого порядка, как в пиргелиометрах Ангстрема, т. е. не должна превышать I % измеряемой величины. [c.122] Радиометр питается от сети через стабилизатор, систему регулирующих автотрансформаторов и селеновый выпрямитель по шестифазной схеме выпрямления. [c.123] Сила тока, протекающего через пластины, измеряется с помощью калиброванных шунтов. Несколько сложнее дело обстоит с определением удельного падения напряжения, зависящего у нихрома также и от температуры. В более нагретой средней части пластины плотность выделения электрической мощности больше, чем по краям. Поэтому падение напряжения замеряется на коротком участке в средней почти изотермической части пластины с помощью специальных вилочек с базой около 4 мм. Расстояние между иглами определяется с точностью до 0,01 мм на микроскопе с микрометрическим столом. [c.123] Вернуться к основной статье