Стенд для определения теплового потока

О " H C A Н И E „„72з400

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6) ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070778 (21) 2643638/18-10 (51) М. Кл.

2 с присоединением заявки ¹

G 01 К 17/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано250380, Бюллетень № 11 (53) УДК 536.532 (088. 8) Дата опубликования описания 25.03.80 (72) Авторы изобретения

Б.M Лихтеров, Г.В. Матвеев и В.С. Чичко (71) Заявитепь

1 (54) СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО П ТОКА"

1 " "

Изобретение относится к технике тепловых измерений, а точнее — к устройствам для определения теплового потока, подводимого к некипящей жидкости при нестационарном теплообмене.

В ряде практических случаев возникает необходимость расчета теплового потока, который может восприниматься жидкостью, заполняющей внутренний объем непрокачиваемого сосуда заданной формы.

Известны стенды для определения стационарных тепловых потоков (1).

Однако такие стенды не позволяют определять тепловые потоки при изменяющихся во времени условиях теплообмена.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является стенд для определения тепло- 20 вого потока к некипящей жидкости при нестационарном теплообмене, содержащий обогреваемый экспериментальный участок, ограниченный с одной стороны отсечной арматурой (2).

Недостатком такого стенда является сложность используемой систеьы измерений и обработки экспериментальных данных, так как определение теплового потока здесь базируется на измерении распределенной температуры поверхности экспериментального участка.

Цель изобретения — упрощение из— мерений и обработки экспериментальных данных.

Поставленная цель достигается тем, что в известном стенде экспериментальный участок ограничен с другой стороны отсечной арматурой,и к нему подключена мерная колонка с датчиком уровня жидкости.

Определение нестационарного теплового потока, подводимого к некипящей жидкости, заполняющей непрокачиваемый экспериментальный участок, осуществляется по измеренному изменению уровня жидкости h (a) в мерной колонке.

По изменению уровня h (е.) вычисляется изменяющййся в процессе теплообмена удельный объем v (Т) жидкости, з аполн яющей э кспери мент альный участок.

По величине удельного объема v(t.) некипящей жидкости при замеренном давлении ее р (С) может быть установлена среднеобъемная температура жидкости.

723400

Заданный з акон нагрев а экспериментального участ ка уст ан авлив аетс я з адатчиком 13 напряжения и осуществляется регулятором 12 напряжения после включения рубильника 14.

В процессе нагрева часть расширяющейся жидкости вытесняется в мерную колонку 3.

Определение удельного объема жидкости в экспериментальном участке 1, IQ а по нему — среднеобъемной температуры и теплового потока, подводимого к жидкости, осуществляется с помощью измерения уровня жидкости в мерной колонке 3 датчиком 6, показания которого регистрируются осциллографом.

tlo достижении предельного уровня жидкости в мерной колонке 3 рубильником 14 размыкается электрическая цепь и прекращается нагрев экспериментального участка 1.

По окончан и опыта клапаны 4 открываются, экспериментальный участок

1 сообщается с гидравлической частью стенда и охлаждается до начальной температуры прокачкой жидкости.

25 Предлагаемое устройство обеспечивает упрощение системы измерений и обработки экспериментальных данных при оПределении нестационарного теплового потока к некипяшей жидкости, gQ з аполн яющей н епрокачив аеьый э кс периментальный участок, за счет перехода к измерению только одного непрерывно регистрируемого параметра (уровня жидкости в мерной колонке)

З5 и исключения необходимости замера распределенной температуры поверхности экспериментального участка.

Ч дт

UC дЭ где ч — внутренний объем электроо бо грев аемо го э кс перимент ал ьно го у част к а; с — удельная теплоемкость жидкости.

Таким образом, для определения нестационарного теплового потока, подводимого к некипяшей жидкости, заполняющей непрокачиваемый экспериментальный участок, достаточно осуществлять непрерывное измерение одного параметра — уровня жидкости в мерной колонке h((-).

На чертеже представлена схема стенда.

Стенд содержит электрообогреваемый экспериментальный участок 1, выполненный в виде металлической трубы, к торцам которой приварены

- фланцы, служащие для подвода электрического тока к трубе. Фланцевые соединения 2 обеспечивают электрическую и тепловую изоляцию экспериментального участка от ocràëüíîé части стенда.

Мерная колонка 3 подключена к экспериментальному участку между отсечными клапанами 4. К верхней (газовой) и нижней (жидкостной) части мерной колонки подключены импульсные линии 5 датчика 6 уровня (дифференциального манометра), предназначенного для измерения уровня жидкости, вытесняемой нз экспериментального участка при нагревании. Соединительный трубопровод 7 сообщает газовую полость мерной колонки с газо- 4 вым баллоном 8, обеспечивающим поддержание заданного исходного давле,ния в системе на уровне, близком к постоянному. К баллону подключен манометр 9 для измерения давления 45 газа.

Клапан 10 служит для отключения стенда от линии подвода газа к баллону.

Электрическая цепь, состоящая 50 из источника 11 переменного напряжения 11, регулятора 12 напряжения, задатчика 13 напояжения и рубильника 14, служит для нагрева экспериментального участка.

Ст=нд работает следующим образом.

После з аполнени я экс перимент ального участка 1 жидкостью и установления требуемого начального уровня жидкости в мерной колонке 3 клапаны 4 закрываются. За счет подачи 60 газа в баллон 8 в системе устанавлив аетс я з аданное давление, о бес печивающее отсутствие кипения жидкости и ри последующем нагреве, после че65 го клапан 10 закрывается.

Тогда тепловой поток, подведенный к жидкости в текущий момент времени Ь > определяется по формуле

Формула изобретения

Стенд для определения теплового потока к некипящей неподвижной жидкости при нестационарном теплообмене, содержащий обогреваемый экспериментальный участок, ограниченный с одной стороны отсечной арматурой, отличающий с ятем,что, с целью упрощения измерений и обработки экспериментальных данных, экспериментальный участок ограничен с другой стороны отсечной арматурой и к нему подключена мерная колонка с датчиком уровня жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петухов Б.С. Опытное изучение процессов теплопередачи. М., ГЭИ, 1952, c. .10-45.

2. Галищенский Б.М. и др. Нестационарный теплообмен в трубе при изменении теплового потока и расхода ra3a. Теплофизика высоких температур, т.5, вый.5, 1967 (прототип,