Измерение температуры газовых потоков при больших скоростях

Измерение температуры газовых потоков при больших скоростях 141 [c.141]

Реометры предназначены для измерения скорости газового потока (рис. 8). Действие реометров основано на определении разности давлений на входе и выходе газа из трубки, обусловленной сопротивлением (капилляром или диафрагмой), расположенным на пути газа, расход которого измеряется. Разность давлений до капилляра и после него измеряют манометром, она зависит от скорости газовой струи. Чем больше эта скорость, а следовательно, и количество протекающего через капилляр газа, тем больше разность давлений по обе стороны капилляра, тем больше разность уровней жидкости в коленах манометра. При постоянной скорости газа и постоянной температуре разность уровней в манометрической трубке пе изменяется. [c.58]

При измерении температуры в газовых потоках большой скорости необходимо соблюдать те же основные правила установки термоприемников, которые соблюдаются при измерении температуры в потоке умеренных скоростей. [c.144]

При определении скорости горения ВВ часто приходится сталкиваться с искажающим результаты измерений влиянием оболочки заряда. Уже давно отмечено, что в металлических не слишком массивных оболочках скорость горения зарядов ВВ оказывается больше, чем в окружении плохо проводящих тепло материалов [38]. Объяснение эффекта теплопроводящих стенок было дана уже в работах Андреева [37]. Хорошо проводящая тепло оболочка заряда (например, металлическая) позволяет увеличить тепловой поток в несгоревшее вещество за счет отбора и передачи тепла из зоны высокой температуры в обход плохо проводящей тепло газовой фазы продуктов сгорания заряда. Тепло, переданное по стенке, идет на повышение начальной температуры заряда в подповерхностных слоях, что в силу зависимости скорости горения от температуры ВВ приводит к росту средней скорости сгорания заряда. Понятно, что чем выше скорость горения, тем [c.256]

Особым случаем является измерение общей температуры в газовом потоке большой скорости с высокой температурой. Для этой цели применяется наиболее распространенный диффузорный термометр (см. рис. 10-6). При установившемся режиме следует рассматривать три по-грешности, обусловленные теплопроводностью, неполным восстановлением температуры н излучением, и, кроме того, благодаря неустановившимся температурам дополнительно может появиться погрешность, обусловленная тепло- [c.521]

ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ ПРИ БОЛЬШИХ СКОРОСТЯХ [c.141]

Для определения концентрации веществ, выдуваемых газовым потоком из хроматографической колонки, разработано множество детекторов. Наиболее употребительным детектором является катарометр, действие которого основано на измерении теплопроводности вытекающего из колонки газа (появление примеси анализируемого вещества изменяет теплопроводность газа-носителя). Другой, не менее широко распространенный детектор — пламенно-ионизационный. Появление в газе-носителе примеси анализируемого вещества вызывает изменение электропроводности пламени водорода, горящего в токе воздуха или кислорода на выходе из колонки. Пламенно-ионизационный детектор обладает в несколько сот раз большей чувствительностью, чем катарометр, однако при его применении требуется подключение к прибору двух дополнительных баллонов со сжатым газом (водород и воздух). В газовой хроматографии на колонках одинаковой длины, заполненных одинаковым сорбентом, при одинаковых температурах и скорости газа-носителя (эти условия легко соблюсти) каждому веществу соответствует строго определенное время выхода на хроматограмме. Площадь хроматографического пика пропорциональна содержанию этого вещества в смеси. [c.126]

Экспериментальное изучение сопротивления и теплообмена в газодинамических потоках связано с большими трудностями вследствие отсутствия надежной методики измерения скоростей, температур и давлений в быстро движущихся газовых средах. Между тем. точный замер этих величин крайне важен, так как при течении газов с большими скоростями изменения температуры и давления обусловлены не только теплоотдачей и трением, но и переходом внутренней энергии газа в кинетическую энергию движения и [c.107]

Экспериментально установлено, что в широком диапазоне давлений подвижность ионов обратно пропорциональна давлению, а плотность ионизации при отсутствии рекомбинации ионов прямо пропорциональна давлению. Так как величина тока пропорциональна плотности ионизации (давлению), то в области больших скоростей (о>игр.) показания расходомера не зависят от давления газа. При скоростях потока, меньших зависимость показаний от давления газа становится существенной и тем более заметной, чем меньше скорость газа V. Следует отметить, что локальные изменения давления, характерные для турбулентных газовых потоков, влияют на показания прибора даже при больших скоростях на показания расходомера влияют также изменения температуры газа и его состава. Вследствие этого точность измерений невелика и обычно не превышает 20% от измеряемой величины. Значительно большая точность измерений может быть достигнута при помощи импульсных расходомеров газа (см. стр. 168). [c.144]

Идеальными требованиями для детектора являются высокая чувствительность к присутствию компонента в газе-носителе, малая инерционность, большой линейный диапазон, относительная независимость от изменения таких рабочих условий, как давление и скорость газового потока, хорошая устойчивость нулевой линии и др. Регистрация по теплопроводности (катарометр), электропроводности растворов, по измерению температуры пламени или объему газа, ионизации — таковы некоторые приемы детектирования веществ. [c.71]

Для правильного применения первого метода необходимо знать приблизительный состав и теплоемкости продуктов сгорания, теплоту сгорания топлива и расходы воздуха и топлива. Кроме того, большие трудности создает измерение высоких температур заторможенного слоя (включая адиабатическое повышение температуры, обусловленное скоростью газового потока). Это измерение можно произвести, пользуясь экранированными термопарами для устранения потерь от излучения можно также пользоваться неэкранированными термопарами и вводить поправки на излучение. Нужно также учитывать возможность возникновения ошибок вследствие сгорания на поверхности термопары и теплопроводности соединительных проводов термопар. [c.101]

Уменьшение ошибки. Истинную температуру газа иногда определяют путем измерения его кажущейся температуры несколькими термопарами различного диаметра и последующего экстраполирования показаний на диаметр, равный нулю [34]. При другом способе часть газового потока, движущегося с низкой скоростью, заставляют протекать с большой скоростью через изолированную трубку, омывая при этом термопару. При [c.358]

Метод ударной трубы является одним из наиболее мощных в современной химической физике и предназначен для исследования быстрых процессов в газовой фазе. Особенно наглядно проявляются его преимущества при изучении процессов в режиме высоких температур, недоступных в статических лабораторных установках. В сочетании с разнообразными методами диагностики ударная труба позволяет изучать физико-химиче-ские превращения в широком диапазоне времен от 10 до 10 с. Описание ударных волн как метода исследования химических реакций появилось в литературе в 50—60-х годах нашего столетия. Методики измерений и наиболее важные экспериментальные результаты изложены в превосходных книгах [1] и обзорных статьях [2—4]. Даже несмотря на некоторую газодинамическую неидеальность потока за ударной волной, которой в последние годы уделяется большое внимание и которую при корректной постановке эксперимента необходимо учитывать, в настоящее время ударные трубы являются прекрасно зарекомендовавшим себя способом получения информации о скоростях высокотемпературных химических реакций в газовых системах. [c.108]

Для измерения малых скоростей воздуха (до 4 м/сек) применяются также электроанемометры, принципиальная схема и внешний вид которого показаны на рис. 12-19. Принцип действия электроанемометра следующий. Тонкую платиновую или нихромовую нить 1 длиной 10—12 мм и диаметром 0,5 мм нагревают постоянным током до 300— 350° С от акккумулятора, имеющего напряжение 1,8—2 в. Температура нагрева нити определяется медь-константановой термопарой 2. При постоянной величине тока и постоянном со1противлении проволоки ее температура зависит только от скорости воздушного потока чем больше скорость, тем меньше температура нити, и аоборот. Скорость потока измеряется путем регистрации величины тока или разности потенциалов при помощи гальванометра 3. Тарирование электроанемометра производится в специальной аэродинамической трубе, однако при измерении газовых потоков [c.279]

В случае работы при низких температурах температура образца хорошо поддерживается путем охлаждения сжиженным газом, который содержится в окружающем реактор сосуде Дьюара. При проведении точных адсорбционных исследований большое значение имеет поддержание постоянства уровня охлаждающей жидкости. Температуры, близкие к температуре кипения азота, можно поддерживать, откачивая с определенной скоростью объем над жидким азотом или кислородом, находящимся в сосуде Дьюара, как это подробно описано в работе автора (см. [73]). Во всех случаях температура охлаждающей жидкости периодически измеряется либо термометром сопротивления, либо с помощью газового термометра, а в некоторых случаях непрерывно автоматически записывается. В прецизионных адсорбционных исследованиях необходимо сводить до минимума местные флуктуации давления, вызываемые тепловыми конвекционными потоками. Во время адсорбционных измерений часто желательно поддерживать одинаковую температуру не только коромысла подвесов, грузов и трубки, но также образца и противовеса. Концы трубки, в которых они находятся, погружаются в совершенно одинаковые сосуды Дьюара, причем уровень, объем и состав охлаждающей жидкости поддерживаются одинаковыми для обеих частей. Если в течение опыта уровень охлаждающей жидкости сохраняется постоянным, то разность температур между обоими плечами коромысла будет меньше, чем 0,007" С, а при снятии изотермы — менее 0,05° С. Такое постоянство температуры очень важно поддерживать при прецизионных микрогравиметрических адсорбционных исследованиях. [c.74]

Усовершенствованием простейших испытаний на газовую коррозию весовым методом является осуществление контроля состава газовой фазы и регулирование скорости ее течения. Схема одной из наиболее простых установок [1], позволяющих производить такие измерения, приведена на рис. 31. Фарфо о-вая или кварцевая труба 1 вводится в горизонтальную трубчатую печь 2, снабженную терморегулятором 3. Концы трубы иа 200 — 300 мм выходят из печи с каждой стороны, что позволяет применять резиновые пробки 4 и 5. В пробку 4 вставляют две тонкие кварцевые трубки 6, на которые помещают металлические подставки 7 для образцов 5. Подставки изготовляют из стойкого и инертного материала. Для стали пригодны нихром и серебро. В одну из трубок 6 вводят термопару 9, которую можно передвигать для того, чтобы измерять температуру каждого образца. Через пробку 4 проходит еще одна труба 10, подающая газ. Через пробку 5 пропущена отводная трубка 11. Скорость газового потока изменяется при помощи реометра 15, отделенрого от реакционного пространства склянкой с серной кислотой 14. Подача газа осуществляется избыточным давлением или подключением всего прибора ( за реометром) к водоструйному насосу. При необходимости очищать воздух от влаги и СО2 к правой части установки (до трубки 10) присоединяют обычные очистительные устройства (рис. 31, г). В тех случаях, когда необходимо пропускать газ определенного состава, вместо установки для очистки подсоединяют бом1бы или газометры с соответствующими газами. Если в последнем случае газ действует на резину, то следует применить кварцевую трубку и кварцевый шлиф. В тех случаях, когда необходимо присутствие большого количества пара в воздухе, применяют смеситель, представленный иа рис. 31. Испытания М0Ж1Н0 проводить, выбирая показателем коррозии как потерю, так и увеличение веса. При испытании в воздухе печь может быть нагрета заранее до нужной температуры. При испытании в других газах образцы вносят в холодную печь, продувают -всю систему для удаления воздуха, регулируют скорость протекания выбранного газа и повышают температуру до требуемой. После окончания опыта подставки выдвигают, образцы переносят в тигли с крышками и последние ставят в эксикатор для охлаждения. Такие испытания проводят на установках, называемых термовесами [1] (рис. 32). К левой чашке весов на длинной платиновой нити на нихромовом или серебряном крючке подвешивается образец в виде небольшой пластинки (обычно 15 X 30 мм или 20 X 50 мм). Образец помещают в печь. Вся система предварительно уравновешивается. Сверху печь закрывают крышкой 10 и дополнительными экранами 8 и 9, чтобы защитить чашку весов от конвекцион- [c.85]

Обе ячейки обладали небольшим временем срабатывания и небольшой чувствительностью к изменениям скорости потока газа-посителя [26]. Доказательство малой чувствительности к потоку было получено при измерении сигнала ячейки с нитью накала для различных смесей при двух скоростях потока. Как видно из табл. 2, сигнал для данной смеси газа и при заданной рабочей температуре мало менялся при больших изменениях скорости потока даже для тех газовых смесей, которые обладают большей теплоемкостью, чем азот. Чувствительность к потоку падает с уменьшением скорости потока [26] поэтому нельзя было ожидать изменения сигнала ири скорости потока ниже 20 мл/мин. [c.181]

Чем меньше известно о неоднородности плотности и теплопроводности насадки в колонке, тем меньше ценность выражений (6.7) и (6.8) для колонок с программируемой температурой, поскольку становится невозможным вычислить зависимость кажущихся времен удерживания от скорости газового потока и скорости нагревания колонки (при измеренных коэффициенте теплопроводности и влиянии подвижной фазы). Если не учитывать влияние температурных профилей в препаративной колонке, то можно получить большую ошибку при вычислении времен удерживания так, например, при вычислениях по данным из работы [14] вычисленное значение может на 100%, или в два раза, отличаться от действительного значения, полученного в результате измерений. Такие ошибки тем больше, чем плотнее насадка колонки, выше скорость ее нагревания, больше время удерживания и больше неоднородность насадки (рис. 6.6). [c.208]

История развития газовой хроматографии в известной степени есть история развития детектора. На первом этапе детектирование основывалось на химическом определении суммарного количества вещества (поглощение газа-носителя, титрование и т. д.). Применение детектора, работающего по принципу измерения теплопроводности (катарометра), создало известный переворот в газовой хроматографии. Катарометр обладает рядом недостатков. Невысокая чувствительность делает его мало пригодным для анализа примесей и микропримесей. Зависимость показаний катарометра от температуры, давления и скорости потока газа-носителя вносит погрешности в результаты анализа. В связи с этим предпринимались поиски новых физических принципов детектирования измерение плотности (газовые весы Мартина), теплот адсорбции, диэлектрической постоянной и др. Эти детекторы не получили широкого распространения из-за сложности изготовления, большой инерционности и по другим причинам. [c.239]

Кинетика димеризации NOj, т, е. реакции, обратной термическому разложению N2O4, экспериментально исследована в работах Вегенера [41, 42]. В работе [41] изучалась рекомбинация NO2 в расширяющемся сверхзвуковом газовом потоке, содержащем небольшие количества NO2 в N2. В работе [42] скорость реакции определена из измерения времени релаксации возмущения, вызванного пулей, пролетающей с большой скоростью в сосуде с N2O4 и N2. Опыты Вегенера [41, 42] выполнены при давлении 1 атм и температуре 7 300°К. Димериза-ция NO2 при этих условиях протекает по реакции [c.22]

Измерения Кона для различных солей калия, натрия, лития, рубидия и таллия показали прекрасное согласие между температурами обращения и температурой, определенной по методу Шмицта. Отсчеты температур обращения производились в зоне пламени, непосредственно прилегающей к проволочке. После удаления проволочки из пламени и измерения тел пературы в этой же точке оказалось, что последняя несколько выше, чем прн наличии проволочки, причем чем больше диаметр проволочки, тем больше и разница в температурах. Это наблюдение объясняется, очевидно (как это было уже показано Коном), тем, что проволочка вблизи себя замедляет поток газа (см. также раздел 1 гл. IX). Известно, что при общем за-мед.теяии скорости газового потока температура па определенном расстоянии над отверстием падает[60, 65,63, 66]. Это является следствием-охлаждения газа, которое происходит благодаря теплопроводности сетки, перемешиванию с окружающей атмосферой и излучению. Аналогично, замедление скорости газового потока каким-либо препятствием, подобным проволочке, пересекающей весь диаметр пламени, вызовет тот же эффект (см. также следующий раздел). [c.360]

Считается, что С Н является, главным образом, этиленом. Соль вводилась при комнатной температуре в виде струи раствора углекислого натрия. Количество введенных паров воды точно не известно, но вероятно, что смесь была близка к насыщению. Все измерения производились с богатыми смесями. На фиг. 62 приведены вычисленные авторами данной книги кривые теоретических значений температур сухих и насыщенных газовых смесей вышеуказанного состава. Для каждой из экспериментальных точек температур пламени указана средняя линейная скорость газового потока в см-сек при которой производились измерения. Следует отметить, что точки ложатся как ниже, так и выше теоретической кривой и что это зависит от скорости газового потока. Чем ближе состав смеск к стехиометрическому, тем большее значение скорости потока требуется, чтобы поднять температуру данной смеси до или выше значений теоретической кривой. Это может быть объяснено тем, что при больших скоростях горения высота конусов уменьшается, слои сгоревшего газа приближаются к сетке и соответственно увеличиваются потери тепла. Следует отметить, что некоторые точки ложатся значительно выше теоретической кривой, что опять указывает на явление задержки Бозоуждения. Минковскчй с сотрудниками не знали, что [c.363]

Специфика измерений высоковакуумными манометрами. Обычно измерения глубины вакуума в области низких давлений проводятся с целью определения плотности потока молекул, падающих на определенную поверхность внутри вакуумной системы. Интересующий нас объект может быть тонкой пленкой, подложкой или каким-либо прибором. Обычно предполагается, что измеряемое манометром давление газа соответствует условиям, одинаковым для всех точек данной вакуумной камеры. Это предположение, однако, является всего лишь аппроксимацией, поскольку в области очень низких давлений поведение газа определяется в основном взаимодействием молекул газа со стенками камеры, а не между собой. Следовательно, распределения самих частиц и их скоростей не являются однородными и отличаются от максвелловских. Для ионизационных манометров характерен еще ряд ограничений в измерении давления газа и большая часть источников ограничений не может быть устранена. Для уменьшения величины этих эффектов и оценки точности измерения в области малых давлений необходимо разобраться в механизмах, ответственных за эти эффекты. Проблема неоднородности распределения газа в вакуумных системах рассматривалась Муром [357]. Он перечислил причины, которые могут приводить к изменению плотности газа. Причиной могут быть насосы, действующие как ловушки и как источники направленного распространения газовых частиц. Эффект может быть связан с неупругим отражением падающих на стенку молекул, с поверхностной миграцией адсорбированных газов, вариацией скоростей адсорбции и десорбции на определенных участках внутренних стенок. Изменение плотности газа может быть вызвано разницей в температурах элементов системы. Хотя попытки описать аналитически реальное распределение газа и были сделаны, однако они были выполнены для систем с простейшей геометрией. Экспериментальные исследования в этом направлении были проведены Холлэндом, который рассматривал общее давление газа как сумму максвелловской и направленной составляющих [358]. Он закрепил ионизационную манометрическую лампу так, что ее впускная трубка могла поворачиваться, и наблюдал значительную разницу в давлении при различных ориентациях, измерительной лампы. Поскольку все источники неравномерного распределения давления газа устранить невозможно, при установке ионизационной лампы в вакуумную систему необходимо принимать во внимание хотя бы наиболее важные из них. Если манометрический датчик обращен в сторону насоса, криогенной панели или активно обезгаживаемой поверхности, такой, например, как нагреваемый элемент, то он, по-видимому, будет показывать давление, соответствующее либо более низкой, либо более высокой плотности частиц по сравнению с атмосферой, окружающей подложку. Для получения более близкого к реальному значения давления необходимо соединительную трубку манометрического датчика направить в обратную сторону или вбок таким образом, чтобы эффекты направленности потоков были близки к тем, которые имеют место у подложки. Опасность неправильного показания давления больше в системах с мощными насосами из-за высоких скоростей десорбции. В этих условиях можно ожидать преобладания направленной составляющей давления, которое вряд ли будет правильно измерено с помощью манометра. [c.330]

Рассмотрим различные методы, связанные с применением точечных датчиков. Термоанемометрия — один из основных методов измерения локальных скоростей в однофазных потоках. Она основана на зависимости температуры нагреваемого датчика от скорости омывающего его потока. Чувствительным элементом датчика является терморезистор или нагреваемый спай термопары. В зависимости от размеров и формы датчика и инерционности измерительной системы при помощи термоанемометрии можно получить информацию о модуле скорости, ее направлении, а также оценить интенсивность турбулентных пульсаций различных масштабов. При измерениях в барботажных системах датчик (микротерморезистор или спай термопары) может оказаться в газовой фазе, поэтому необходимо иметь методику идентификации сигналов, соответствующих пульсациям скорости жидкости, и изменений температуры, вызванных накалыванием пузырька. Обычно сигналы, связанные с переходом чувствительного элемента из одной фазы в другую, имеют большую амплитуду и иную частоту, чем сигналы, вызванные пульсациями скорости. Для выделения этих сигналов используются электронные преобразователи, фильтры или ЭВМ, работающие в режиме реального времени. При скорости потока около 1 см/с для улавливания пульсаций масштаба 0,1 мм инерционность прибора должна составлять не более нескольких миллисекунд. Термоанемометрическое измерение может быть реализовано при помощи схем непосредственного и косвенного нагрева. В первом случае измерительный элемент нагревают током, пропускаемым через него, а во втором — нагреватель и датчик разнесены. Схемы косвенного нагрева применяют обычно при измерении высоких скоростей, когда для нагрева необходимо пропускание [c.153]

Во всех приборах имеются три основных узла устройства ввода и вывода проб и система обнаружения. Кроме того, установка может быть снабжена системой визуального представления информации либо системой управления для связи прибора с внешней средой. В некоторые приборы включены обе упомянутые системы. Управляющая система позволяет подключить аналитическую установку к специально скоиструи-рованной управляющей сети, в которую часто входит и компьютер, обеспечивающей слежение за некоторыми внешними процессами. Кроме того, эта система управляет режимом работы прибора, устанавливаемым оператором при проведении анализа (температура, скорости потоков газа (жидкости), pH, селективность детектора и другие). Для осуществления такого управления может потребоваться компьютерная система, либо встроенная, либо расположенная отдельно. Управление работой прибора становится особенно важным в тех случаях, когда на его характеристики оказывает влияние большое число факторов. Так, благодаря системе визуального представления информации сведения о режиме работы прибора становятся доступными и инженерно-техническому персоналу, и экспериментаторам. Очень часто эта же система выдает оператору результаты аналитических измерений оптическую плотность, pH, содержание диоксида углерода, число частиц, состав газовой смеси и другие интересующие экспериментатора данные. [c.92]

При ПОСТОЯННОМ потоке газа на выходе из газового резервуара (измеренном в условиях постоянства температуры) средняя скорость газа-носителя повышается по мере увеличения температуры колонки. Одновременно увеличивается давление на входе колонки. Таким образом, для случая программирования температуры с одновременным регулированием потока газа соотношения между параметрами становятся неопределенными. Рекомендация [48] поддерживать среднюю скорость газа-носителя равной или большей Ыопт, установленной для самого первого пика при исходной температуре, оказывается недостаточной для выбора наиболее приемлемой скорости потока газа. [c.96]

Точность газохроматографического определения теплот адсорбции зависит от точности измерения исправленного времени удерживания, температуры колонки, скорости газа-носителя, давления газа у входа в колонку и т. д. Необходимо отметить, что многие аналитические хроматографы не позволяют с большой точностью определить температуру колонки (во многих хроматографах имеется градиент температуры вдоль колонки), а также не позволяют определить давление у входа в колонку и скорость потока газа. Б связи с этим Кнозингером и Снаннхеймером [93] описан хроматограф, предназначенный специально для точных физико-химических исследований нри помощи газовой хроматографии. В этом хроматографе можно определять давление у входа в колонку с точностью +0,1 мм рт. ст., скорость потока газа с точностью +0,1 мл мин, причем градиент температуры в колонке меньше +1°С. [c.130]