3 / 12
Рис. 1. Датчик теплового потока:
1
— корпус;
2
— теплометриче-
ский элемент (дополнительная стен-
ка);
3
— защитный слой;
4
— элек-
троды
Более предпочтительным предста-
вляется использование для оценки не-
стационарных плотностей тепловых
потоков в поршневых двигателях дат-
чиков тепловых потоков, основанных
на принципе дополнительной стен-
ки, впервые предложенных в [3]. При
установке этих датчиков в камере сго-
рания ДВС предусматриваются меро-
приятия, обеспечивающие одномер-
ность теплового потока в месте изме-
рения и определение с высокой точ-
ностью координат спаев термопар [4],
а также уменьшение погрешностей измерений путем статической и
динамической градуировки датчиков [3, 4].
Цель настоящего исследования — разработка и практическая ре-
ализация метода решения внешних обратных нестационарных задач
теплопроводности для многослойной структуры датчика теплового
потока с учетом наличия теплоизолирующего слоя нагара, а также
пленок окислов и других подобных неоднородностей.
Краткое описание датчика. Основные уравнения.
Конструк-
ция датчика, используемого для определения нестационарного тепло-
вого потока на тепловоспринимающих поверхностях камеры сгорания,
приведена на рис. 1.
Датчик состоит из корпуса
1
, изготовленного из материала, тепло-
проводность которого близка к теплопроводности материала детали, в
которой предполагается устанавливать датчик, константанового теп-
лометрического элемента
2
толщиной 1 мм, покрытого защитным
слоем
3
меди толщиной 0,1. . . 0,05 мм. Последний выполняет функ-
цию контакта между электродом и теплометрическим элементом для
образования спая термопары и защиты теплометрического элемента
от непосредственного контакта с агрессивной средой в цилиндре дви-
гателя. Теплометрический элемент крепится диффузионной сваркой к
торцу корпуса. В средней части датчика установлены три электрода
4
.
Простота и надежность конструкции такого датчика обеспечивает ши-
рокое использование их для измерений плотностей тепловых потоков
в энергоустановках. Чувствительность таких датчиков оценивается в
среднем величиной 400. . . 500 Вт/(м
∙
мкВ). В работе [3] датчики тако-
го типа описаны достаточно подробно, а в работах [4, 5] приведено
обоснование применению их для измерения нестационарных тепло-
вых потоков в цилиндрах поршневых двигателей. Для восстановления
плотности теплового потока на поверхности теплозащитного слоя
датчика рассматривается нестационарная задача теплопроводности
70 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 1