Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння

Исследованы особенности измерения плотности теплового потока в камере сгорания. Создано устройство для измерения отмеченной величины в диапазоне от 10 до 60 кВт/м2 с пределом основной относительной погрешности измерения ± 7,2 %....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
Hauptverfasser:	Ветошніков, В.С., Добровольський, Ю.Г., Пресняк, І.С., Шабашкевич, Б.Г., Шафран, Л.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України 2007
Schriftenreihe:	Актуальні проблеми транспортної медицини
Schlagworte:	Токсикология горения
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23743
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння / В.С. Ветошніков, Ю.Г. Добровольський, І.С. Пресняк, Б.Г. Шабашкевич, Л.М. Шафран // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2007. — № 1. — С. 119-126. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-23743
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-237432025-02-23T20:18:20Z Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння Измерение плотности теплового потока в камере сгорания Gauging of density of the heat flux in combustion chamber Ветошніков, В.С. Добровольський, Ю.Г. Пресняк, І.С. Шабашкевич, Б.Г. Шафран, Л.М. Токсикология горения Исследованы особенности измерения плотности теплового потока в камере сгорания. Создано устройство для измерения отмеченной величины в диапазоне от 10 до 60 кВт/м2 с пределом основной относительной погрешности измерения ± 7,2 %. Features of gauging of density of a heat flux in combustion chamber are investigated. The device for gauging the this value in a range from 10 up to 60 kWt/m2 with a limit of the main relative error of measuring ± 7,2 % is built. 2007 Article Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння / В.С. Ветошніков, Ю.Г. Добровольський, І.С. Пресняк, Б.Г. Шабашкевич, Л.М. Шафран // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2007. — № 1. — С. 119-126. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1818-9385 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23743 551.510.534:621.383.52 uk Актуальні проблеми транспортної медицини application/pdf Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Токсикология горения Токсикология горения
spellingShingle	Токсикология горения Токсикология горения Ветошніков, В.С. Добровольський, Ю.Г. Пресняк, І.С. Шабашкевич, Б.Г. Шафран, Л.М. Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння Актуальні проблеми транспортної медицини
description	Исследованы особенности измерения плотности теплового потока в камере сгорания. Создано устройство для измерения отмеченной величины в диапазоне от 10 до 60 кВт/м2 с пределом основной относительной погрешности измерения ± 7,2 %.
format	Article
author	Ветошніков, В.С. Добровольський, Ю.Г. Пресняк, І.С. Шабашкевич, Б.Г. Шафран, Л.М.
author_facet	Ветошніков, В.С. Добровольський, Ю.Г. Пресняк, І.С. Шабашкевич, Б.Г. Шафран, Л.М.
author_sort	Ветошніков, В.С.
title	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
title_short	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
title_full	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
title_fullStr	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
title_full_unstemmed	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
title_sort	вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння
publisher	Фізико-хімічний інститут ім. О.В. Богатського НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Токсикология горения
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/23743
citation_txt	Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння / В.С. Ветошніков, Ю.Г. Добровольський, І.С. Пресняк, Б.Г. Шабашкевич, Л.М. Шафран // Актуальні проблеми транспортної медицини. — 2007. — № 1. — С. 119-126. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Актуальні проблеми транспортної медицини
work_keys_str_mv	AT vetošníkovvs vimírûvannâgustiniteplovogopotokuvkamerízgorânnâ AT dobrovolʹsʹkijûg vimírûvannâgustiniteplovogopotokuvkamerízgorânnâ AT presnâkís vimírûvannâgustiniteplovogopotokuvkamerízgorânnâ AT šabaškevičbg vimírûvannâgustiniteplovogopotokuvkamerízgorânnâ AT šafranlm vimírûvannâgustiniteplovogopotokuvkamerízgorânnâ AT vetošníkovvs izmerenieplotnostiteplovogopotokavkameresgoraniâ AT dobrovolʹsʹkijûg izmerenieplotnostiteplovogopotokavkameresgoraniâ AT presnâkís izmerenieplotnostiteplovogopotokavkameresgoraniâ AT šabaškevičbg izmerenieplotnostiteplovogopotokavkameresgoraniâ AT šafranlm izmerenieplotnostiteplovogopotokavkameresgoraniâ AT vetošníkovvs gaugingofdensityoftheheatfluxincombustionchamber AT dobrovolʹsʹkijûg gaugingofdensityoftheheatfluxincombustionchamber AT presnâkís gaugingofdensityoftheheatfluxincombustionchamber AT šabaškevičbg gaugingofdensityoftheheatfluxincombustionchamber AT šafranlm gaugingofdensityoftheheatfluxincombustionchamber
first_indexed	2025-11-25T03:11:48Z
last_indexed	2025-11-25T03:11:48Z
_version_	1849730330794131456
fulltext	ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 119119119119119 ВведенняВведенняВведенняВведенняВведення Різноманітність матеріалів, що вико8 ристовуються сьогодні для оздоблення житлових та виробничих приміщень, окрім суто технічних та дизайнерських вимог до цих матеріалів, висуває також завдання забезпечення безпеки для людей, яка зна8 ходиться в їх оточенні. Це стосується не лише їх безпечності у нормальних кліматич8 них умовах, але і в екстремальних, наприк8 лад при їх загорянні, оскільки продукти зго8 ряння різноманітних матеріалів, як прави8 ло, містять токсичні речовини, небезпечні для здоров’я та життя людей. Загоряння матеріалів відбувається внаслідок дії тепло8 вих потоків, спричиняючих підвищення їх температури. Тому вивчення умов, при яких відбувається загоряння, зокрема густина теплового потоку, при якій температура певного матеріалу піднімається до критич8 ної межі його розпаду на певні складові, у тому числі газові, здатні викликати отруєн8 ня і навіть загибель людей, є актуальним завданням як сучасної токсікології так і тех8 нічної науки. Метою роботи Метою роботи Метою роботи Метою роботи Метою роботи було створення при8 строю для вимірювання густини теплового потоку у камері згоряння в межах 10 – 60 кВт/м2 з похибкою вимірювання не більше ± 10 %. ОгОгОгОгОгляд аналогівляд аналогівляд аналогівляд аналогівляд аналогів Здійснення вимірювання густини теп8 лового потоку у камері згоряння в межах 10 – 60 кВт/м2, важливо вірно обрати як спосіб вимірювання так і датчик, який для цих ви8 мірювань використовується. Серед відомих способів вимірювання густини теплового потоку можна відмітити спосіб [1], який полягає у тому, що в якості датчика теплового потоку використовують термоелектричні чутливі елементи, а для забезпечення вимірювання великих тепло8 вих потоків, приймальну поверхню датчика вкривають відбиваючим шаром. Досить точні результати вимірювань дає спосіб порівняльної калориметрії [2], за яким відбувається порівняння теплових потоків, створюваної поглинутою променевою по8 тужністю та точно відомою електричною потужністю. Загальним недоліком згаданих способів є та обставина, що при високих густинах потоку (10 – 100 кВт/м2) в камері згоряння, датчики потоку потрібно охолод8 жувати, що в умовах малого об’єму каме8 ри згоряння веде до охолодження не лише датчика, але і робочого об’єму камери, і, та8 ким чином, порушує термодинамічну рівно8 вагу в ній. Це, у свою чергу, приводить до спотворювання результатів вимірювання. Стандартизованим способом вимірю8 вання густини теплового потоку в камері згоряння, якого сьогодні дотримуються дослідники, є спосіб, викладений у ГОСТ 12.1044889 Система стандартов безопас8 ности труда. Пожаровзрыво8безопасность веществ и материалов. Номенклатура по8 казателей и методы их определения [3], згідно якому потік теплового випроміню8 вання повинен падати на датчик теплового потоку, змонтований в камері згоряння, а електричний сигнал з нього, виводиться на електронний блок металевими провідника8 ми. Основним недоліком згадано способу є те, що в ньому застосовано датчик Гор8 дона, який потребує охолодження водою. Ця обставина, як і у попередніх аналогів, в умовах малого об’єму камери (384 дм3) УДК 551.510.534:621.383.52 ВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІ ЗГЗГЗГЗГЗГОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯ 11111Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., 11111Добровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.Г., ., ., ., ., 22222Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., 11111ШаШаШаШаШабашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Г.,.,.,.,., 22222Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М. 1НВФ «Тензор», 2ДП «УкрНДІ МТ» Впервые поступила в редакцию 12.09.2006 г. Рекомендо8 вана к печати на заседании ученого совета НИИ меди8 цины транспорта протокол № 5 от 30.06.2006 г. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 118118118118118 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 громадян, розвиток держави в ціло8 му. 5. Необхідний рівень довіри повинен бути заснований на технічній компе8 тентності виробника, лабораторій, органів з сертифікації, інспекції та акредитації та на прозорості проце8 дур з оцінки відповідності. Як техніч8 на оцінка третьою стороною акреди8 тація є важливим інструментом для довіри до результатів робіт ООВ. Таким чином, головна вимога до системи оцінки відповідності в державі міститься в створенні довіри споживачів до робіт з сертифікації, інспекції та вип8 робувань. Література:Література:Література:Література:Література: 1. Закон України „Про акредитацію органів з оцінки відповідності” від 17 травня 2001 року №2407. 2. Закон України „Про підтвердження відповідності” від 17 травня 2001 року №2406. 3. Закон України „Про стандартизацію” від 17 травня 2001 року №2408. 4. Закон України „Про стандарти, технічні регламенти та процедури оцінки відповідності” від 1 грудня 2005 року №3164. 5. Закон України „Про метрологію та метрологічну діяльність” від 15 чер8 вня 2004 року №17658IV(зі змінами). 6. ДСТУ ISO/ІЕС 1702582001 Загальні вимоги до компетентності випробу8 вальних та калібрувальних лабора8 торій. 7. ДСТУ 3411896 Система сертифікації УкрСЕПРО. Вимоги до органів серти8 фікації продукції та порядок їх при8 значення і надання повноважень на діяльність у системі (зі змінами). 8. ДСТУ 3412896 Система сертифікації УкрСЕПРО. Вимоги до випробуваль8 них лабораторій (зі змінами). 9. Новиков В.М., Никитюк О.А. Основи аудиту в лабораторіях: Навчальний посібник. – К.: Нора8прінт, 2004. – 230с. РезюмеРезюмеРезюмеРезюмеРезюме СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМ ОЦЕНКИ КОМПЕТЕНТНОСТИ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ Згуря В.І., Харченко І.О. Сегодня национальная система ак8 кредитации находится на переходном этапе к внедрению европейских требо8 ваний. Формирование единственной технической политики в сфере оценки соответствия осуществляется через раз8 работку и внедрение нормативно8право8 вых актов и организационно8методичес8 ких документов. Внедрение ДСТУ ISO/ ІЕС 1702582001 облегчит сотрудничество между лабораториями и поможет в об8 мене информацией и опытом, в гармо8 низации стандартов и процедур. SummarySummarySummarySummarySummary MODERN APPROACHES TO THE DECISION OF THE ASSESSMENT OF TESTING LABORATORIES COMPETENCE Zguria V.I., Kharchenko I.O. The national system of accreditation is at a transitive stage to introduction of the European demands today. Formation of a uniform technical politics in sphere of an assessment of conformity is carried out through development and introduction of normative certificates and organizational8methodical documents. Introduction GOST ISO/ІЕС 170258 2001 will facilitate cooperation between laboratories and will help with information interchange and experience, in harmonization of standards and procedures. ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 119119119119119 ВведенняВведенняВведенняВведенняВведення Різноманітність матеріалів, що вико8 ристовуються сьогодні для оздоблення житлових та виробничих приміщень, окрім суто технічних та дизайнерських вимог до цих матеріалів, висуває також завдання забезпечення безпеки для людей, яка зна8 ходиться в їх оточенні. Це стосується не лише їх безпечності у нормальних кліматич8 них умовах, але і в екстремальних, наприк8 лад при їх загорянні, оскільки продукти зго8 ряння різноманітних матеріалів, як прави8 ло, містять токсичні речовини, небезпечні для здоров’я та життя людей. Загоряння матеріалів відбувається внаслідок дії тепло8 вих потоків, спричиняючих підвищення їх температури. Тому вивчення умов, при яких відбувається загоряння, зокрема густина теплового потоку, при якій температура певного матеріалу піднімається до критич8 ної межі його розпаду на певні складові, у тому числі газові, здатні викликати отруєн8 ня і навіть загибель людей, є актуальним завданням як сучасної токсікології так і тех8 нічної науки. Метою роботи Метою роботи Метою роботи Метою роботи Метою роботи було створення при8 строю для вимірювання густини теплового потоку у камері згоряння в межах 10 – 60 кВт/м2 з похибкою вимірювання не більше ± 10 %. ОгОгОгОгОгляд аналогівляд аналогівляд аналогівляд аналогівляд аналогів Здійснення вимірювання густини теп8 лового потоку у камері згоряння в межах 10 – 60 кВт/м2, важливо вірно обрати як спосіб вимірювання так і датчик, який для цих ви8 мірювань використовується. Серед відомих способів вимірювання густини теплового потоку можна відмітити спосіб [1], який полягає у тому, що в якості датчика теплового потоку використовують термоелектричні чутливі елементи, а для забезпечення вимірювання великих тепло8 вих потоків, приймальну поверхню датчика вкривають відбиваючим шаром. Досить точні результати вимірювань дає спосіб порівняльної калориметрії [2], за яким відбувається порівняння теплових потоків, створюваної поглинутою променевою по8 тужністю та точно відомою електричною потужністю. Загальним недоліком згаданих способів є та обставина, що при високих густинах потоку (10 – 100 кВт/м2) в камері згоряння, датчики потоку потрібно охолод8 жувати, що в умовах малого об’єму каме8 ри згоряння веде до охолодження не лише датчика, але і робочого об’єму камери, і, та8 ким чином, порушує термодинамічну рівно8 вагу в ній. Це, у свою чергу, приводить до спотворювання результатів вимірювання. Стандартизованим способом вимірю8 вання густини теплового потоку в камері згоряння, якого сьогодні дотримуються дослідники, є спосіб, викладений у ГОСТ 12.1044889 Система стандартов безопас8 ности труда. Пожаровзрыво8безопасность веществ и материалов. Номенклатура по8 казателей и методы их определения [3], згідно якому потік теплового випроміню8 вання повинен падати на датчик теплового потоку, змонтований в камері згоряння, а електричний сигнал з нього, виводиться на електронний блок металевими провідника8 ми. Основним недоліком згадано способу є те, що в ньому застосовано датчик Гор8 дона, який потребує охолодження водою. Ця обставина, як і у попередніх аналогів, в умовах малого об’єму камери (384 дм3) УДК 551.510.534:621.383.52 ВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГВИМІРЮВАННЯ ГУСТИНИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІО ПОТОКУ В КАМЕРІ ЗГЗГЗГЗГЗГОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯОРЯННЯ 11111Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., Ветошніков В.С., 11111Добровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.ГДобровольський Ю.Г., ., ., ., ., 22222Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., Пресняк І.С., 11111ШаШаШаШаШабашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Гбашкевич Б.Г.,.,.,.,., 22222Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М.Шафран Л.М. 1НВФ «Тензор», 2ДП «УкрНДІ МТ» Впервые поступила в редакцию 12.09.2006 г. Рекомендо8 вана к печати на заседании ученого совета НИИ меди8 цины транспорта протокол № 5 от 30.06.2006 г. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 120120120120120 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 веде до спотворення результатів вимірю3 вань. Отже, відомі способи, хоча і дозволя3 ють здійснювати контроль густини тепло3 вого потоку, мають суттєві недоліки, яки спричиняють спотворення результатів ви3 мірювань. Дещо удосконалити відомі способи вимірювань можна за допомогою застосу3 вання спеціалізованих приладів та датчиків. Серед засобів для вимірювання густини теплового потоку та теплової радіації (енер3 гетичної освітленості), відомі прилади, яки за звичай побудовані на принципах вимірю3 вання температури і перерахування отри3 маних значень температури у одиниці теп3 лового потоку. Наприклад радіаційні піро3 метри типу РАПАП31 та РАПАП32 [4]. В цих виробах в якості датчика використовуєть3 ся піроелектричний приймач. Неселектив3 ний радіометр «Аргус33» [5] забезпечує ви3 мірювання енергетичної освітленості в діа3 пазоні 0,5 – 20 мкм. Загальним недоліком зазначених приладів є непряме вимірюван3 ня теплового потоку, що веде до певного спотворення результатів вимірювань. Окрім того, конструкція згаданих приладів перед3 бачає вимірювання обмежених значень енергетичної освітленості (відповідно гус3 тини теплового потоку). Вимірювати густину теплового пото3 ку можливо за допомогою перетворювача теплового потоку високої інтенсивності ПТП ВТ , або радіометрів РАП312, РАП312М, ви3 робництва Інституту технічної теплофізики НАН України. Згадані вимірювачі можна роз3 міщати безпосередньо в камері згоряння, а в якості вимірювального блоку потрібно застосо3 вувати вимірювальні приладами, наприклад вольтметр з певними характеристиками. Як стверджує рекламна інформація, похибка ви3 мірювань цих датчиків складає ± 3% у діапазоні температур від 20 до 95 оС (що мало ймовірно, оскільки в якості чутливого елементу тут використову3 ються термопари, яки в залежності від тем3 ператури відповідно мають різні значення похибки вимірювань). Основним їх недо3 ліком є застосування для їх охолодження потоку води. Оскільки датчик повинен роз3 ташовуватись у камері згоряння безпосе3 редньо біля кювети, теплове навантажен3 ня датчика охолоджуватиме кювету, оск3 ільки менше неї лише у 2–3 рази (діаметр датчиків 80 та 55 мм). При цьому охолод3 ження датчика охолоджує і кювету, що приводе до спотворення її теплових ха3 рактеристик і охолодження зразка при дослідженні його запалення. Таким чином відбуватиметься спотворення результатів вимірювань. Слід зазначити, що похибка вимірювань згаданих охолоджуваних дат3 чиків буде суттєво залежати від швидкості потоку охолоджуючої рідини, яку потрібно регулювати в залежності від температури в камері. Крім того, оскільки кабелі для пе3 редачі сигналу з датчика до вимірювально3 го приладу також проходять через робочий об’єм камери згоряння, зміна температу3 ри не може не впливати на коректність ви3 мірювань. Тому вимірювання густини теп3 лового потоку за допомогою згаданих дат3 чиків з похибкою не більше 10 % в умовах, визначених ТЗ неможливо без створюван3 ня спеціальних систем контролю та регу3 ляції вимірюваних значень потоку, швид3 Рис. 1. Структурна схема пристрою для вимірювання густини теплового потоку на базі модифікованого радіометра енерге- тичної освітленості РАТ-2ПМ 2 1 5 А 3 45о Ф3 Ф1 Ф2 7 4 8 6 9 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 121121121121121 кості потоку води в залежності від темпе3 ратури в камері. РезульРезульРезульРезульРезультати дослідження та їхтати дослідження та їхтати дослідження та їхтати дослідження та їхтати дослідження та їх обговоренняобговоренняобговоренняобговоренняобговорення Найбільш близьким до забезпечення умов вимірювань на наш погляд, є радіо3 метр енергетичної освітленості РАТ32П [6, 7], який забезпечує вимірювання енерге3 тичної освітленості у діапазоні 10 – 2·104 Вт/ м2. Його недоліками, як і інших приладів, є вузький діапазон вимірювання енергетич3 ної освітленості та необхідність забезпечен3 ня кімнатної температури датчика. Виходячи з аналізу відомого рівня тех3 ніки НВФ «Тензор» спільно з ДП «Українсь3 ким Науково3дослідним інститутом меди3 цини транспорту» МОЗ України розробле3 ний пристрій для вимірювання густини теп3 лового потоку на базі модифікованого ра3 діометра енергетичної освітленості РАТ3 2ПМ [8], структурна схема якого наведена на рисунку 1. Зовнішній вигляд пристрою наведений на рисунку 2. На ньому, окрім позицій, наведених на рисунку 1 представ3 лена спеціальна заглушка (1), призначена для закривання отвору в корпусі камери, через який вводиться хвильовід (2). Також при представлені блок живлення кулера (3) та пристрій для фіксації хвильоводу в кор3 пусі камери (4). Пристрій (рис. 1) складається з по3 рожнинного хвильо3 воду, представлено3 го двома порожнин3 ними трубами (1) та (2), з’єднананих під кутом 90о. На стику труб міститься дзер3 кальний відбивач (3) з охолоджувачем (4). Вхідне вікно труби (1), через яку потік від джерела випром3 інювання Ф1 входить в оптичний канал, за3 хищено послаблюю3 чим фільтром (5). На вхідному торці другої труби (2) встановле3 но діафрагму (6), а на вихідному її торці розміщується датчик (7) для реєстрації відбитого від дзеркального відбивача потоку Ф3. Датчик (7) з’єднаний з вимірювальний блоком (8). Частина по3 рожнинного хвильоводу, зокрема порож3 нинна труба (1) із послаблюючим вхідним вікном3фільтром (5) розташовується у ка3 мері (9), в якій відбувається генерація по3 току Ф 1 і створюється висока температура. Запропонований пристрій для вимі3 рювання густини теплового потоку працює наступним чином. Потік випромінювання Ф 1 , який генерується певним джерелом у камері (9) і створює певний рівень енерге3 тичної освітленості, через вхідне вікно3 фільтр (5) потрапляє у порожнинну трубу (1) порожнинного хвильоводу. При цьому па3 даючий потік Ф1 зменшується до величини Ф2, яка менше Ф1. Різниця між потоками визначається поглинаючими властивостя3 ми вхідного вікна3фільтра (5). Потік випро3 мінювання, який проходить порожнинну трубу (1) відбивається від дзеркального відбивача (3) під кутом 90 оС і потрапляє до другої порожнинної труби (2) порожнинно3 го хвильоводу, а пройшовши її потрапляє на датчик (7). При цьому величина потоку випромінювання Ф2 зменшується до вели3 чини Ф3, яка визначається як загальною Рис. 2. Зовнішній вигляд пристрою для вимірювання густини теплового по- току: 1- заглушка, 2- хвильовід, що вводиться в камеру згоряння, 3- блок живлення кулера, 4- пристрій для кріплення хвильоводу у стінці камери зго- ряння. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 122122122122122 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 довжиною порожнин! ного хвильоводу, а саме довжиною по! рожнинних трубок (1) та (2), а також відбива! ючими властивостями дзеркального відбива! ча (3). Для забезпе! чення температурної стабільності дзеркаль! ного відбивача він спо! ряджений спеціаль! ним охолоджувачем (4), який забезпечує температуру дзеркала не більше 20 оС. Елек! тричний сигнал, гене! рований датчиком (7) внаслідок його опром! інювання потоком вип! ромінювання Ф3, по! трапляє до вимірю! вального блоку (8), де здійснюється його підсилення та пере! рахування у одиниці енергетичної освітле! ності. При необхід! ності вимірювання більших потоків вип! ромінювання, ніж ті, на які розрахована запропонована кон! струкція, на вході по! рожнинної труби (2) в с т а н о в л ю є т ь с я діафрагма, діаметр якої визначається якої діапазоном енергетичної освітле! ності, яка вимірюєть! ся. У дослідному зразку запропонова! ного приладу вхідне вікно виготовлялось з лейкосапфіру товщи! ною 1 мм. Порож! нинні трубки хвильо! воду виконані із жа! роміцного титану. Дзеркало відбивача зроблено з нікелю, на! Рис. 3. Блок-схема установки для вимірювання залежності енергетичної освітленості від температури. 1-джерело живлення випромінювача, 2-пічь, 3-випромінювач, 4-оптичний канал (хвильовід), 5-приймач випромінювання, 6,7-термопари хромель- алюмелеві, 8,9-вольтметри В7-35, 10-вимірювальний блок РАТ-2ПМ. 2 10 8 3 9 4 6 7 5 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Температура, оС 0,4 0,39 0,38 0,37 0,36 0,35 0,34 0,33 0,32 0,31 0,3 0,29 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 0,15 0,14 0,13 0,12 0,1 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 ТермоЭДС ФП, мВ 1 2 3 Рисунок 4. Залежність термоЕРС приймача від температури навколо нього ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 123123123123123 пиленного на керамічну підкладку. Його охолодження здійснювалось за допомогою термоелектричного модуля Пельт’є та по: вітряного вентилятора. В якості датчика ви: користаний неселективний термоелектрич: ний приймач оптичного випромінювання на основі батареї анізотропних термоелект: ричних елементів на основі монокристалі: чного антимоніду кадмію. Вимірювальним блоком слугував модернізований радіо: метр енергетичної освітленості «РАТ:2ПМ» виробництва НВФ «Тензор». Застосування порожнинного хвильо: воду, послаблюючого фільтра, дзеркально: го відбивача та діафрагми дозволяє змен: шувати величину потоку падаючого оптич: ного випромінювання Ф1 у певну кількість разів до величини Ф3, яку здатен вимірю: вати серійний вимірювач енергетичної ос: вітленості. Це дозволяє не тільки розшири: ти діапазон вимірювання енергетичної ос: вітленості, а і керувати величиною падаю: чого потоку. Стійкість запропонованої кон: струкції приладу забезпечує та обставина, що датчик для вимірювання потоку випро: мінювання винесений з об’єму високої температури. Проведено дослідження створеного оптичного каналу (хвильоводу) в умовах, максимально наближе: них до умов використання – вимірювання потоку, генерованого резистивним дже: релом. Мета цього дослідження – вияви: ти, наскільки лінійно оптичний канал (з ура: хуванням послаблення) передає сигнал на приймач вимірювального блоку в умовах підвищених температур. Оскільки умови застосування радіо: метра РАТ:2ПМ, який входить до складу приладу, не передбачають його викорис: тання при температурах вище кімнатних, в якості датчика потоку застосовано фото: приймач (ФП), який використовується у цьому радіометрі, але був захищений від перегріву спеціальним екраном та лейко: сапфіровим вікном. ФП являє собою бата: рею анізотропних термоелектричних еле: ментів на основі монокристалічного антімо: ніда кадмію, з черненою приймальною пло: щадкою. Вольтова чутливість ФП складає 0,35 В/Вт. Діаметр вхідного вікна кришки приймача 3 мм. При вимірюваннях засто: совувалась установка, блок схема якої на: ведена на рисунку 3. Для цих досліджень, як вказано вище, застосовано окремий ФП (поз. 5 на рис. 3). ТермоЕРС вимірювалось за допомогою комбінованого цифрового прибору Щ 300 (поз. 10 на рис. 3). Вимі: рювання термоЕРС проводились в три про: ходи: в діапазоні температур від 200 оС до Таблиця 1 Результати вимірювань коефіцієнту послаблення оптичного каналу К Т, оС Вимір рис.4 Термо ЕРС ФП, мВ Термо ЕРС ФП + опт. ка- нал, мВ К-т по- слаб. К Загал. К. 1 0,025 4,4 ·10-4 56,6 2 0,018 3,15·10-4 57 300 3 0,02 3,5·10-4 56,9 56,8 1 0,045 7,9·10-4 56,5 2 0,035 6,3·10-4 55,9 400 3 0,038 6,7·10-4 56,1 56,16 1 0,065 11,5·10-4 56,4 2 0,055 9,8·10-4 55,9 500 3 0,06 10,5·10-4 56,8 56,36 1 0,097 17,1·10-4 56,5 2 0,085 15,0·10-4 56,7 600 3 0,087 15,3·10-4 56,9 56,7 1 0,17 29,7·10-4 57,1 2 0,14 24,6·10-4 56,8 700 3 0,15 26,5·10-4 56,5 56,8 Таблиця 2. Результати вимірювань енергетичної освітленості № вим. Q РАТ-2ПМ, Вт/м2 Q РАТ- 2ПМ опт.канал, Вт/м2 К Загал. К δ, % 1 1705 30 56,8 1,5 2 1710 30 57 1 3 1712 30 57 1 4 1708 29 58,9 3 5 1717 31 55,4 4 6 1721 30 57,3 1 7 1710 29 59 3 8 1703 29 58,7 2 9 1702 30 56,7 57,42 1,5 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 124124124124124 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 1000 оС (перший прохід (1); від 1000 оС до 300 оС (другий прохід (2); від 300 оС до 1000 оС (третій прохід (3). Результати вимірювань наведено на рисунку 4. На ньому спостер9 ігається дві лінійні ділянки – від 300 до 550 (600) оС та від 550 (600) до 900 оС. Кут на9 хилу першої близько 30о, другої близько 60о. Їх наявність пояснюється тим, що згідно закону Вина [9] максимум спект9 ральної характеристики випромінювання чорного тіла, як ідеального випромінювача із суцільним спектром випромінювання, із зростанням температури зміщується в об9 ласті більш коротких довжин хвиль, при цьому після температури 500 оС спостері9 гається більш крутий зсув ніж після. Як видно на рисунку 4 три графіки дещо відрізняються. Перший (1) має більш високі значення термоЕРС у порівнянні з двома другими. Це пояснюється тим, що при першому проході (від 200 до 1000 оС) вхідна частина оптичного каналу (хвильово9 ду) прогрівався. Це підтверджують графіки (2) та (3), на яких відмінності мізерні і скла9 дають в середньому від 0,01 до 0,005 мВ в діапазоні температур 600 – 800 оС і ще менше при нижчих температурах, що, скла9 дає менше 5 %. Було визначено також значення кое9 фіцієнту послаблення оптичного каналу ККККК (хвильоводу) за допомогою порівняння ви9 мірюваних значень термоЕРС ФП, захище9 ним відповідним екраном та лейкосапфіро9 вим фільтром від перегріву безпосередньо перед джерелом випромінювання, та зна9 чень термоЕРС, виміряних через оптичних канал (хвильовід). Оскільки для таких вим9 ірювань важливо мати стабільні значення температури, вони проводились при фіксо9 ваних температурах. А саме: 300 оС, 500 оС, 600 оС, 800 оС. Результати вимірювань на9 ведені у таблиці 1. Як видно з таблиці 1 відхилення від середнього значення коефіцієнту послаб9 лення ККККК складає не більше ± 1 %. Ко9 ефіцієнт послаблення оптичного каналу складає від 56,8 до 56,16, т.т в середньому 56,56. Тобто тепловий потік густи9 ною 80 кВт/м2 може бути послаб9 лений до 1408 та 1424 Вт/м2. Різниця складає 24 Вт/м2 що не перевищує 2 %. Коефіцієнт послаблення оп9 тичного каналу ККККК та межі основ9 ної відносної похибки вимірюван9 ня ddddd експериментального зразка приладу для вимірювання енерге9 тичної освітленості на базі радіо9 метра енергетичної освітленості РАТ92ПМ (ИДНМ 3.004.000.00 зав. № 554) визначалися також при вимірюванні енергетичної ос9 вітленості на установці для пере9 вірки засобів вимірювань енерге9 тичної освітленості ИДНМ4.009.00.00 за допомогою еталонного порожнинного термо9 стовпчика ПП91 зав. № 24, свідоц9 тво № 91 (дійсне до 1.03.2007 р.). Результати вимірювань наведено в таблиці 2. Межа основної відносної похибки ви9 мірювань радіометра РАТ92ПМ згідно пас9 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 Q, Вт/м2 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Температура, оС нагрівання № 1 охолодження № 1 нагрівання № 2 охолодження № 2 Рис. 5. Значення густини теплового потоку (Q) та температури, виміряні у камери згоряння. ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 125125125125125 порту ИНМ3.004000.00ПС d Р складає ± 6 %. Величина загальної похибки вимірювань експериментального зразка приладу для вимірювання енергетичної освітленості d складається з похибки оптичного каналу dК (± 6 %) та похибки радіометра dР (± 4 %): 22 РК δδδ +±= = 3616 +± = ± 7,2 %. Таким чином, величина коефіцієнту послаблення оптичного каналу ККККК за резуль! татами цих досліджень складає 57,42, а ко! ефіцієнт послаблення оптичного каналу визначений при вимірюваннях у діапазоні температур 400 – 700 оС складає 56,56. Очевидно, що результати, отримані на ате! стованій установці варто вважати за ос! новні, хоча, обидва отриманих значення відрізняються лише на 2 %. Також проведено дослідження робо! ти розробленого приладу у складі камери згоряння, розробленої в ДП «Українським Науково!дослідним інститутом медицини транспорту» МОЗ України на основі реко! мендацій, викладених у [3]. Результати досліджень наведено на рисунку 5. Як показали дослідження, у діапа! зоні температур від 50 до 700 оС на зраз! ку, розташованому на відстані 60 мм від резистивного джерела випромінювання, у камері вдалося досягнути густини теп! лового потоку (Q) лише 14000 Вт/м2, що значно менше, ніж значення, наведені у згаданому стандарті (до 65 кВт/м2). При цьому за результатами дослідження було показано, що величина густини теплово! го потоку, виміряна при включеному та виключеному нагрівачеві (випромінювачі) в той же самий проміжок часу, відрізня! ються на три кіловати у всьому діапазоні температур, при яких проходили вимірю! вання. Це збільшення густини теплового потоку, зумовленого тепловим випромі! нювання стінок та внутрішніх елементів камери згоряння, які розігріваються за рахунок променевого потоку. Оскільки температура зразка конт! ролювалась за допомогою окремої тер! мопари, то величина теплового потоку мала би бути щонайменше 50000 Вт/м2 (згідно стандарту [3] при 700 оС. Але при цій температурі було досягнуто лише 14000 Вт/м2. Причина такого явища на наш погляд полягає у недосконалій конструкції внутрі! шнього об’єму камери згоряння, джерела випромінювання, відсутністю дзеркального відбивача у джерела випромінювання та деякими іншими причинами. Великі втрати теплової потужності зумовлені значним розсіюванням енергії на стінки камери та різноманітні елементи, розташовані всере! дині її. У зв’язку з цим, керуючись отримани! ми результатами, нами розроблена кон! цепція конструкції нової камери згоряння, в якій втрати променевої потужність, гене! рованої джерелом випромінювання, по! винні бути мінімізовані. ВисновкиВисновкиВисновкиВисновкиВисновки 1. В результаті дослідження особливос! тей вимірювання густини теплового потоку у камері згоряння, створено пристрій, який забезпечує вимірюван! ня зазначеної величини у діапазоні від 10 до 60 кВт/м2 з межею основної відносної похибки вимірювання ± 7,2 %. 2. Досліджено особливості роботи при! строю в камері згоряння, в наслідок чого сформульовані шляхи удоскона! лення існуючої камери згоряння. ЛітератураЛітератураЛітератураЛітератураЛітература 1. О.А. Геращенко. Основы тепломет! рии. К.: Наукова думка, 1971. с.15. 2. А.А. Кмито, Ю.А. Скляров. Пиргелио! метрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. с.30!31. 3. ГОСТ 12.1044!89 Система стандартов безопасности труда. Пожаровзрыво! безопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. М.: Издательство стандартов, 1990. с. 81!84. 4. Мухин Ю.Д., Подячев С.П., Цукерман В.Г., Чубаков П.А. Радиационные пи! рометры для измерения и контроля температуры РАПАП!1 и РАПАП!2// ПТЭ. !1997. !№ 5. !С.161!164. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ МЕДИЦИНЫ � № 1 (7), 2007 г. 126126126126126 ACTUAL PROBLEMS OF TRANSPORT MEDICINE � # 1 (7), 2007 5. http://www.octava.ru. 6. Пилат И.М., Шабашкевич Б.Г., Пиро! женко С.И. и др. Радиометры энерге! тической освещенности на анизот! ропных термоэлементах // Оптичес! кий журнал. –2000. !т.67. !№3. ! с.83! 85. 7. Б.Г. Шабашкевич, Ю.Г. Добровольсь! кий. Прецизійні засоби вимірювання характеристик теплового та оптично! го випромінювання // Актуальные проблемы транспортной медицины. №2. –2005. –137!142. 8. Ветошніков В.С., Добровольський Ю.Г., Пресняк І.С., Селіваненко М.Г., Шабашкевич Б.Г., Шафран Л.М. Дек! лараційний патент України на корис! ну модель № 18078 Радіометр енер! гетичної освітленості. Заявка № u 2006 05456 від 01.06.06. Бюл. № 10, 16.10.2006 р. 9. Гессорг Ж. Инфракрасная термогра! фия. Основы, техника, применение: Пер. с франц. –М.: Мир, 1988. !416 с. (стр. 122). РезюмеРезюмеРезюмеРезюмеРезюме ИЗМЕРЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ Ветошников В.С., Добровольський Ю.Г., Пресняк И.С., Шабашкевич Б.Г., Шафран Л.М. Исследованы особенности измере! ния плотности теплового потока в каме! ре сгорания. Создано устройство для измерения отмеченной величины в диа! пазоне от 10 до 60 кВт/м2 с пределом основной относительной погрешности измерения ± 7,2 %. SummarySummarySummarySummarySummary GAUGING OF DENSITY OF THE HEAT FLUX IN COMBUSTION CHAMBER Vetoshnikov V.S., Dobrovolsky Yu.G., Presniak I.S., Shabashkevich B.G., Shafran L.M. Features of gauging of density of a heat flux in combustion chamber are investigated. The device for gauging the this value in a range from 10 up to 60 kWt/m2 with a limit of the main relative error of measuring ± 7,2 % is built.

Вимірювання густини теплового потоку в камері згоряння

Institution

Ähnliche Einträge