ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Измерение температуры газовых потоков большой скорости из "Теплотехнические измерения и приборы " Измерению температуры газа, движущегося с большой скоростью, уделяется большое внимание при проведении исследований процессов тепломассообмена и в области газовой динамики, а также связанных с созданием современных двигателей, самолетов и т. п. [32, 33]. [c.250] При измерении температуры газового потока большой скорости, кроме рассмотренных выше методических погрешностей, необходимо учитывать как влияющий фактор частичное торможение потока в зоне расположения термоприемника, вызывающее дополнительный нагрев рабочей части термоприемника. Нагрев термоприемника и его температура зависят не только от физических свойств и состояния движения среды, но также и от собственных свойств термоприемника. [c.250] Как следует из приведенного уравнения, изменение термодинамической температуры равно 6, т. е. изменение энтальпии находится в строгом соответствии с изменением кинетической энергии. Пользуясь уравнением (6-5-1), можно определить повышение температуры е например, для воздуха значение 6 составляет 1,2 5 20 500 К соответственно при скоростях 50, 100, 200 и 1000 м/с, а для перегретого водяного пара равно 0,4 К при г = 50 м/с. При V = = 50 м/с значение 0 сравнительно мало, вот почему эту скорость при практическом измерении температуры обычно считают верхней границей области умеренных скоростей. [c.251] При обтекании твердого тела, введенного в поток большой скорости, полное торможение газа может происходить при условии, что он набегает на тело в направлении, нормальном к его поверхности. В этом случае торможение происходит в форме процесса, для которого вязкостные силы являются неопределяющими, так как нормальная составляющая скорости будет обращаться на поверхности те.ча всегда в нуль, независимо от степени идеализации свойств среды. При таких условиях торможение представляет процесс адиабатического сжатия. Реально такие условия могут иметь место в критической точке, т. е. в точке разветвления струи газа. В отдельных точках у поверхности тела торможение газа происходит под действием сип трения, и при этом не полное. [c.251] Выделяющаяся в пограничном слое тепловая энергия отводится за счет конвективного переноса и теплопроводности. Отвод будет иметь место и в том случае, когда стенка тела (например, идеального термоприемиика) обладает нулевой теплопроводностью (или теплоизолирована) и теплоотдача между идеальным термоприемником и газом отсутствует. В этом случае торможение газа происходит также неполное, а следовательно, температура Гр термоприемника будет меньше температуры торможения Т . Эту температуру Гр, превышающую Т, принято называть в отличие от температуры торможения Го равновесной температурой. [c.251] Следует иметь в виду, что коэффициент восстановления и температура Гр в различных точках поверхности обтекаемого тела будут различаться, так как значения скорости на внешней стороне пограничного слоя могут быть не одинаковыми. [c.252] Следует отметить, что г ке зависит от Ке и М, а зависит только от значения критерия Рг и режима течения. [c.252] Таким образом, при известном значении г можно, зная скорость газового потока V (или М и ) и температуру Гр,, по уравнению (6-5-10) или (6-5-12) определить термодинамическую температуру Т, а на основании выражения (6-5-11) подсчитать значение Т . Следует указать, что чем выше и устойчивее коэффициент восстановления г, тем лучше качество термоприемиика. Термоприемник является практически пригодным для измерения температуры, газового потока большой скорости только в том случае, если его коэффициент восстановления в широких пределах изменения чисел Маха и Рейнольдса сохраняет постоянное значение. [c.253] Экспериментальные исследования по созданию различных конструкций термопрпемников и определению их коэффициентов восстановления в зависимости от основных режимных параметров М, Ке, Рг и к проводились различными авторами [34, 35, 36]. [c.253] Большой практический интерес для целей постоянного контроля температуры и экспериментальных исследований представляют продольно и поперечно обтекаемые термоприемники с камерой торможения. Эта камера позволяет осуществлять торможение потока во-внутренней проточной ее части, т. е. где расположен чувствительный элемент термоприемника. Коэффициент восстановления термоприемников этого типа, как показали экспериментальные исследования, проведенные Н. В. Илюхиным, В. П. Преображенским, Н. П. Бувиным, Г. М. Кудрявцевым, Б. М. Крассом, Л. П. Успенским и др., сохраняет постоянное значение и ие зависит в широких пределах от чисел М и Ке. [c.253] На рис. 6-5-1 показан продольно обтекаемый термоприемник с шарообразной камерой торможения диаметром 7 мм. Вентиляционные отверстия выполнены диаметром 0,9 мм. Во внутренней проточной части камеры торможения расположен рабочий конец (спай) медь-константанового термоэлектрического термометра с диаметром термоэлектродов 0,3 мм. По данным Н. В. Илюхина [36], коэффициент восстановления г этого термоприемника сохраняет постоянное значение, равное 0,98. При определ.ении коэффициента восстановления термоприемника охвачена область значений М от 0,3 до 0,75 и Re от 51 800 до 193 500. [c.254] Ниже рассмотрим некоторые типы термоприемииков с камерами торможения из числа исследованных под руководством автора на установке с внутренним диаметром экспериментального участка, равным 100 и 150 мм. Экспериментальные исследования проводились в потоке воздуха и газа (продуктов сгорания жидкого топлива) при температурах от 20 до 600°С. [c.254] На рис. 6-5-2 показан поперечно обтекаемый термоприемник с камерой торможения и двумя вентиляционными отверстиями. Рабочий конец хромель-алюмелевого термоэлектрического термометра расположен в проточной части камеры между передним й задним отверстиями. При дозвуковых скоростях течения коэффициент восстановления термоприемника г = 0,94 в широких пределах изменения чисел М и Re. [c.254] Рассмотрим продольно обтекаемый термоприемник с камерой торможения, показанный на рис. 6-5-3. Термоприемник имеет цилиндрическую камеру торможения, открытую со стороны набегающего потока. В стенке камеры торможения за рабочим концом хромель-алюмелевого термоэлектрического термометра имеются четыре боковых отверстия. Коэффициент восстановления термоприемника этого типа в широких пределах не зависит от М и Re и имеет устойчивое значение, т. е. г = 0,975 0,005. Изменение угла атаки в пределах 20° не оказывает влияния на коэффициент восстановления (рис. 6-5-4). [c.254] При применении для измерения температуры в потоке газа большой скорости термоприемииков с камерой торможения методическая погрешность за счет теплообмена излучением будет играть меньшую роль, так как стенка камеры по суш еству является экраноМ( а следовательно, защитой от теплообмена излучением. Следует также отметить, что для потока большой скорости коэффициент теплоотдачи значительно больше, чем для потока умеренной скорости. [c.255] Вернуться к основной статье