Устройство для исследования влияния электрических полей на теплообмен

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетскик

Социалистических

Республик

< 717636.

1 (22) Заявлено 24.10.77 (2! ) 25391 70/18-25 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.

G 01 и 25/02 с присоединением заявки И

3Ъаударстввнный комитет

СССР дв делам изобретений и открытий (23) Приоритет

ОпУбликовано 25.02.80. Бюллетень Pk 7

Дата опубликования описания 28.02.80 (53) УДК 536.24 (088. R) (72) Автор изобретения

А. Б, Гаспарян (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ И ССЛЕЛОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ НА ТЕПЛООВМЕН

Изобретение относится к теплофизикеи может быть использовано при исследо-,. вании влияния электрических полей на теплообмен между твердым телом с электропроводящей поверхностью и жидкостями или газами, электрофизических . о свойств и механизма электропроводности жидкостей и газов при наличии в последних градиента температур, а также в. качестве датчика различных величин (ско-. рости, влажности, давления, содержанйя и рода газа и т. и.).

Известны различные устройства для исследования в тияния электрических по-лей на теплообмен.

Известное устройство, которое содер15 жит тепловыделяющее тело, представлято- щее собой подогр е ваемую электрич еским током платиновую проволоку, служащую одновременно термометром сопротивле20 ния, расположенную ко аксиально вйутри полого металлического цилиндра. Проволока и цилиндр подсоединены к клеММам " высоковольтного источника (1) .

С помощю этого и аналогичных устройств установлено, что электрическое поле. интенсифипирующй действует на теплоотдачу, причем в газах резкое и максимальное воздействие поля наблюдается при возникновении коронного разряда на тепловыделяющей поверхности.

Количественно эффект интенсификации определяется по затрате дополнительйой энергии на нагрев проволоки в поле до температуры, которую она имеет при отсутствии электрического поля. Контроль за температурой проволоки осуществляет ся путем измерения его электрического сопротивления.

Известно также устройство, содержащее полый электропроводящий цилиндрический корпус, к которому подведена одна из клемм высоковольтного источника и коаксиально расположенный внутри него полупроводниковый терморезистор (трмистор), установленный внутри полого . c. металлического цилиндра и койтактирующнй с ним, причем один токопрбвод элект3 ". - —. 7176 рически соединен с другой клеммой высоковольтного источника f2). Ипияние

1 электрического попа оценивается по ин- " формации, получаемой из статических

BoJlbT-амперных характеристик термисто5 ра, снятых при наличии и отсутствии высокого напряжения.

Существеннйм недостатком этого устройства является ограниченный диапа"" " "зон йсспедованйй теплоотдачи по величи-: )0 не напряженностей прикладываемых электрических- йолей, что, в частности," делает невозможным использованйе тйрмисторов при исспедовании влияния коронного раз. ряда на теплообмен в газах . -: : 15

Электрическая связь высоковольтного источнйка с низковольтной цепью питания и измерения термистора отрицательно сказывается на точности, а иногда и достоверности считываемйх результатов, 20 в частности. токопроводимости жидкостей и газов, и накладывает усповие тщатель-:.-ной и труднодостижимой на практике энектроиэоляцли измерительных приборов.

Бель предлагаемого. изобретения — pac- 25 ширение области исследования теплообмена; уменьшение инерционности и повыше/ ние чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается нанесейием диэлектрического покрытия на те- .30 ло термистора с последующей металпизацией его наружной поверхности и подсоединением металлизированной поверхности с одной из клемм высоковольтного источника, причем токоподводящие прово- 35 да термистора электрически не связаны с высоковольтным источником и могут вовсе не находиться во внешнею поле.

Нанесение диэлектрического покрытия на тело термистора сводит к минимуму 40 влияние всякого рода помех, присутствующих в. любой высоковольтной цепи, на точность считываемых результатов,. дает воэможность легко получить поверхность желаемой формы без заусениц и острий, 45 которые являются причиной пробоя меж-. эпектродного пространства, препятствующего достижению желаемых напряженностей электрического поля, в частности. коронного разряда в газах. - $0

Металлизация: диэлектрической поверхности попностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к электрощ>оводящей поверхности тепловыдейййййЪЖ гейа, заключающимся в наличии- металлического слоя минимально возможной толщины

dea-острых граней и заусениц, что особенно важно для равйомерного" расйреде-36 Д ления коронирующей оболочки по тепло а аелйющей поверхности. Применение металлизации позволяет существенно уменьшить инерционность и повысить чувствительность устройства вследствие уменьшения массы датчика. Кроме того, метаплиэация дает воэможность иссйедбвать влияние на теплообмен самого широкого ассортимента металлических покры-. тий (включая покрытия йз драгоценных металлов) со значительной их. экокомией.

На фиг. 1 дан общий вид предлагаемого устройства; на фиг. 2 — возможные варианты его исполнения.

Корпус l, с обращенной к термистору электропроводящей поверхностью, от которой отходит провод 2 вйсокого .напря жейия, выполнен в виде полого ципиндра, Тепловыдепяющее тело расположено coîc- но с корпусом 1 и выполнено на основе микротермистора типа МТ-54 конструкции В. Г. Карманова. Полупроводниковое тело терморезистора 3 покрыто слоем. 4 стекла, на поверхность которого химическим способом нанесен слой 5 меди, от которого отхолит провод 6 высокого напряжения. Qea токопровода 7 термистора выходят в одну сторону и дпя предуп- реждения контакта разделены друг от друга стеклянной перегородкой 8. Фторопластовый кожух 9 предназначен для сосредоточения электрического поля только на полупроводниковом теле термистора 3.

Поскольку устройство может быть использовано в качестве датчика различ- . ных величин (например. влажности, давпения, скорости, содержания и рода газа), то в зависимости от требований, предъявийемых к нему, корпус может иметь любую приемлемую для заданных условий форму, вплоть до иглообразной. Возможность произвольного варьирования формой корпуса имеет важное значение еще и потому, что дает возможность получить как униполярный коронный разряд, так и биполярный. Биполярный коронный разряд имеет в случае, когда проводящая поверхность корпуса, обращенная к термистору также коронирует, т. е. имеет малый радиус кривизны.

На фиг. 2 представлены некоторые из возможных вариантов исполнения устройства с корпусом формы плоскости (фиг. 2а), полусферы (фиг. 2б) и иглы (фиг. 2в).

Предлагаемое устройство использует ся при исследовании влияния коронного

ЯФ Р М ЯВ Ф 1

5, ° 7176 разряда на теплообмен в воздухе при нормальном давлении и комнатной темпе ратуре. Источником высокого напряжения служит стабилизированный выпрямитель ВС-23. Вольт-амперные характеристики термистора, по которым судят о впиянии попя на теплообмен. снимаются по обычно используемой при этом методике, при значениях подаваемого высокого напряжения, изменяющегося "от 10

0 аа 10 киловольт. Верхнее значение напряжения ограничивается пробоем меж- электродного промежутка, который происходит после возникновения развитого коронного разряда на метаппизированной 15

-тейловыделяющей поверхности.

Установлено, что с увеличением найряженности эйектрического поля на метал llK3Hp0BBHHoA,поверхности термистора теппоотдача от тейловыделяющего тела 20 растет, причем в обпасти до начала коронироваиия эффект возрастания теплоотдачи не превышает 5-6%. С появпением коро- . ны теплоотдача резко возрастает и с увеличением напряжения продолжает расти, но уже медленнее, вплоть до пробойных напряжений. Применение диэлектрического покрытия термистора с последующей металлизацией его поверхности выгодно отпичает

t предпагаемое устройство от известных.

Устройство обладает спедующими преимуществами . расширением диапазона

:исследований теплообмена в область боль ших напряженностей прикладываемого 35 электрического поля, что дает возможность получить коронный разряд (как униполярный, так и биполярный) на по36 верхностн термистора, если в качестве тепловоспринимающего тела используются газы; повышением точности результатов, считываемых с низковольтной и высоковольтной цепей устройства и значительным уменьшением инерционности и, соо ветственно, увеличением чувствительности датчика температуры.

Кроме того, возможность использования корпуса произвольной формы с сохра» нением всех положительных признаков устройства значительно расширяет область применения датчиков, разработанных на его основе.

Формупа изобретения

Устройство для исследования впияния электрических полей на теплообмен в жидкостях и газах, содержащее проводящий корпус, эпектрйчески соединенный с высоковольтным источником, и полупроводниковый терморезистор, о т л и— ч а ю m е е с я тем, что, с целью расширения области исследования тепло;. обмена, уменьшения инерционности и повышения чувствительности, на тело попуI проводникового терморезпстора нанесено диэлектрическое покрытие, наружная новерхность которого метаттизирована и соединена с высоковольтным источником.

Источники информап m, принятые во внимание при-экспертизе

1. Патент США № 3526268, кл. 165-1, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 496481, кп. G 01 и 7/16, 1973.

717636

Составитель В. Гусева

Редактор В. Павлов Техред М. Кузьма

Корректор Н, Задерновская филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9831/60 Тираж 1019 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5