[發明專利]一種測量高溫氣流總溫的裝置

有效

• 申請號: 201710362836.X
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN106989846B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 馬宏偉;杜偉;張振揚
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01K13/02
• 分類號: G01K13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種對高溫氣流總溫進行測量的裝置。其特征為，包括頭部1、冷卻系統2、孔板流量計3、轉換閥門4、氣體分析儀5、真空泵6和主體7。其中，頭部1安裝在主體7上，穿過冷卻系統2，與孔板流量計3相連，其后在主體7后半段上依次安裝有轉換閥門4、氣體分析儀5和真空泵6。工作時，裝置通過測量氣體總壓、氣體成分、孔板流量計3前靜壓、靜溫以及孔板前后的靜壓差等流量參數，利用質量守恒和氣體動力學原理，可反算出被測氣流的總溫。該裝置具有可達測溫上限高和測溫精度高的特點。在測量氣流總溫的同時，能對被測氣流的總壓和氣流成分進行測量。

技術領域

本發明涉及高溫流場測試技術領域，特別是涉及一種對高溫氣流總溫進行測量的裝置，能防止裝置在高溫流場的測試中被高溫來流損壞。

背景技術

目前，在高溫氣流溫度測量領域，發展最為成熟、使用最多的測溫手段是熱電偶測溫技術。由于受到偶絲熔點的限制，標準熱電偶的測溫上限在1800℃以下，非標準熱電偶一般在2400℃以下。由于浸入氣流中的熱電偶會和周圍環境之間進行輻射換熱，以及和支座之間進行熱傳導，所以被測氣流溫度越高，引入的誤差就越大；在被測氣流速度較高時，還會引入較大的速度誤差；另外，由于熱電偶材質的劣化、以及在測量高溫燃氣時熱電偶的催化效應等也會引起誤差。所有的這些誤差將會使熱電偶所測溫度值偏離真實溫度值，嚴重時，這種偏離可高達200-300℃。通過在熱電偶外面加裝滯止罩或屏蔽罩、合理的熱電偶探針設計、一定的數據補償方式等手段，可以有效的減小各種誤差的影響，但是無法根除，而且會增加熱電偶結構上的復雜程度。

多年來，人們在提高熱電偶的測溫上限和測溫精度方面進行了深入細致的研究，比如公開號為CN1076781A的發明專利中提出了一種補償式高溫氣流溫度測量方法，在普通熱電偶測桿端部裝有兩個定性尺寸不同的熱電偶探頭，在兩探頭內分別裝設有各自的電加熱爐芯，在兩探頭外表面分別配置有各自的熱電偶節點，通過保證兩節點處的比加熱功率相同，溫度相等，就可以測量出高溫氣流的溫度，這種方法可以有效的提高熱電偶的測溫精度。公開號為CN85203670U的實用新型專利中提出了一種雙用高溫氣流溫度計，通過抽風機抽氣，可增大通過熱電偶的對流換熱，減小輻射誤差，同時可完成對被測氣流的取樣，但是這兩種方法依然受到熱電偶測溫上限的限制。公開號為CN102141447A的發明專利中，對溫度的測量上限受到鋼質探針本身特性的限制；并且雖然同是對總溫、總壓進行了測量，但對不同參數測量時，在空間上的取樣點位置并不重合，所測參數并非嚴格意義上同一點的取樣結果。

除了熱電偶以外，燃氣分析測溫技術、CARS測溫技術、光纖測溫技術、聲學測溫技術等測溫手段近年來也得到了迅速的發展，但這些方法都具有測溫成本高、測溫過程繁復等問題，距離大規模應用還有很大差距。

發明內容

本發明的目的是：針對高溫氣流，提供一種測溫上限高、測溫精度高的溫度測量手段，并能夠同時對被測氣流的總壓和氣流成分進行測量。

本發明的技術解決方案：

一種測量高溫氣流總溫的裝置包括頭部1、冷卻系統2、孔板流量計3、轉換閥門4、氣體分析儀5、真空泵6和主體7；頭部1安裝在主體7上，穿過冷卻系統2，與孔板流量計3相連，其后在主體7后半段上依次安裝有轉換閥門4、氣體分析儀5和真空泵6。

進一步，頭部1與主體7均為圓柱管路，外直徑為6毫米至10毫米，頭部1軸線與主體7軸線重合。

進一步，裝置頭部1設置有進氣喉道，采用球窩進氣面，球窩直徑為1至3毫米。

進一步，頭部1可采用陶瓷等耐高溫材料制作。

進一步，主體7可以采用不銹鋼等材料制作。