Устройство для комплексного определения характеристик дисперсных систем с погруженными в них поверхностями /его варианты/

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для комплексного определения в одном опыте локальных и интегральных структурных, аэродинамических и теплообменных характеристик различных дисперсных систем с погруженшл«1 в них оребренными поверхностями. Цель достигается с помоцью нового технического решения, заключающегося в том, что устройство снабжено дополнительно приемниками., светового излучения , системами измерения световых потоков и статических давлений, на поверхности цилиндра и ребер в зазорах между лентами электронагревателя выполнены светоизлучаювще ячейки и отборники статического давления . 2с. и 1з.п. ,ф-лы, 8 ил. (Л ьо со со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Я1 4 С 01 И 21 49

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 ) 371 7255/24-25 .(22) 29.03.84 (46) 23.05.86. Бюл. Ф 19

$71) Одесский технологический институт холодильной промыщленности (72) В.А.Календерьян, В.В.Корнараки и В.Г.Прохоров (53) 535 ° 361 (088 ° 8) (56) Т Y.Fitzgeral. N.Ì.Catipavic, С.N.Jovanovic "Instrumented Cyl.inder for Stugying Heat Transfer to

Immersed Tubesin Ft.uidized Beds".

Ind. Eng Chem. Fundam. 20, 1981, р. 82-88.

Календерьян В.А., Корнараки В.В.

Теплоотдача плотного движущегося слоя и методы ее интенсификации.

К.: Вива вукола, 1973. с. 104. (54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕ РИСТИК ДИСПЕРСНЫХ..SU, l 233016 А1

СИСТЕМ С ПОГРУЖЕННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ, (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для комплексного определения в одном опыте локальных и интегральных структурных, аэродинамических и теплообменных характеристик различных . дисперсных систем с погруженными в них оребренными поверхностями. Цель достигается с помощью нового технического ревения, заключающегося в том, что устройство снабжено допол-нительно приемниками. светового излучения, системами измерения световых потоков и статических давлений, на поверхности цилиндра и ребер в зазорах между лентами электронагревателя выполнены светоизлучающие ячейки и отборники статического давления. 2с. и 1з.п.,ф-лы, 8 ил.

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для комплексного определения в одном опыте локальных и интегральных структурных, аэродинамических и теплообменных характеристик различных дисперсных систем с погруженными в них оребренными поверхностями, Целью изобретения является расширение числа определяемых в одном опыте характеристик путем дополнительного определения локальных значений порозности дисперсной система методом ослабления в ней светового потока и статического давления на тех же участках оребренной поверх::ости, где определяются коэффициент теплообмена (КТО). Это делает устройство пригодным для комплексных исследований теплообменных, аэродинамических и структурных характеристик различных дисперсных систем с погруженными оребренными трубчатыми говерхностями.

Иа фиг. 1 представлено устройство, выполненное н виде цилиндра с прямыми продольными ребрами, общий вид; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — светоизлуча- . ющая ячейка; на фиг. 5 — устройство, выполненное в виде цилиндра с поперечными срезанными ребрами, общий вид на фиг. 6 — сечение В-В иа фиг.5; на фиг. 7 — представлено устройстно, выполненное в виде цилиндра с поперечными срезанными ребрами, общий вид; на фиг. 8 — сечение Г-Г на фиг. 7.

Суть изобретения заключается в том, Что устройство снабжается дополнительно приемниками светового излучения, системами измерения световых потоков и статических давлений, на поверхности цилиндра и ребер в зазорах между лентами электронагревателя выполняются светоизлучающие ячейки и датчики статического давления. Для создания светового потока в ячейке, в цилиндре размещается центральный световод, подключенный к внешнему источнику регулируемого светового потока и соединенный от:ветвлениями с ячейками, а также каналы, соединяющие датчики статического давления с измерительными устройствами, Световой поток в ячейке может быть создан также с помощью снетоизлучающего люминесцентного

33016 покрытия, нанесенного на стенке ее внутренней полости. В таком случае отпадает необходимость во внешнем источнике света, центральном световоде и ответвлениях, что упрощает конструкцию. К недостаткам последнего варианта относится невозможность регулирования излучаемого ячейкой светового потока во время опыта. Для изменения излучаемого потока необходимо принять различные люминесцентные покрытия.

Устройство для комплексного исследования структурных, аэродинамических и тенлообменных характеристик дисперсных систем у погруженных оребренных поверхностей (фиг.1) состоит из цилиндра 1 с ребрами 2, блока регулирования и измерения тепловых потоков н температур {не показан), приемника 3 светоного излучения, блока регистрации (не показан), Цилиндр 1 и прямые продольные ребра 2 иэ ииэкотеплопроводного материала (например, гетинакса, дельта-древесины) снабжены ленточным электронагревателем 4, обеспечивающим равномерный тепловой поток во всех точках поверхности благодаря тому что ленЭ

1 ты электронагревателя капиброваны, имеют грактически неизменное по длине поперечное сечение, изготовлены из материала, электрическое сопротивление которого слабо зависит от температуры (например, нихрома). Ленты наклеены вдоль цилиндра и ребер, так как КТО в этом направлении нри поперечном омывании неизменен. Зазор между лентами составляет 1-2 мм, их ширина 3-5 мм. Электронагреватель подключен к источнику питания сети переменного тока с помощью автотрансформатора, стабилизатора и приборов, измеряющих параметры электрического тока (например, комплект К-50) ° В оцном из сечений цилиндра, близких к центральному, под каждой лентой электронагревателя расположен горячий спай термопары 5, термоэлектроды проложены в продольных канавках

6, введены с торца цилиндра и подключены к системе измерения температур, включающей переключатель с общим холодным спаем и потенциометр.

Горячие спаи контактируют с внутренней поверхностью лент электронагревателя через тонкий слой неэлектропроводного клея.

l2330l6

В этом же сечении на поверхности цилиндра и ребер в зазоре мсжду лентами электронагревателя размещены светоизлучающие ячейки 7, соединенные ответвлениями 8 с центральным

d световодом 9. Светоизлучающая ячейка представляет собой щель длиной не менее 5 размеров частиц дисперсной среды, шириной меньше зазора между лентами электронагревателя иа 0 5-0,8 мм. Центр каждой ячейки расположен в зазоре между горячими спаями термопар, установленными под соседними лентами. Ячейка заподлицо с поверхностью цилиндра (ребра) закрыта пластинкой 10, прозрачной для светового излучения. Центральный световод 9 представляет собой несквоэной продольный канал, подключенный в торцовом сечении цилиндра к внешнему общему источнику регу;лируемого светового потока 11 (нап— ример, люминесцентной лампе). Стен ки световода 9, ответвлений 8 и ячеек 7 покрыты светоотражающим слоем.

Световой поток в ячейках может быть создан и без внешнего общего источника света с помощью размещенных в них индивидуальных источников, например люйинесцентных покрытий, электролюминесцентных панелей, светоизлучающих диодов. В этом случае центральный световод и ответвления от него к ячейкам не нужны, что упрощает конструкцию цилиндра. Против каждой ячейки ус;ановлен приемник 3 светового излучения на креплениях 12, позволяющих изменять расстояние между приемником и ячейкой от 3 до 5 калибров частиц дисперсной системы в зависимости от ее концентрации.

Ириемник светового излучения представляет собой фотоэлемент, подключенный к системе измерения светового потока — миллиамперметру, либо фотопленку, обработка которой выполняется с помощью фотометрической установки, В сечении цилиндра, расположенном по другую сторону от центрального, установлены в зазорах между лентами датчики !3 статического давления в точках, симметричных тем, где размещены светоизлучающие ячейки.

Каждое отверстие заподлицо с поверхностьЮ цилиндра (ребер) закрыто сет кой 14, предотвращающей его забивание, и подсоединено к индивидуальному каналу 15 статического давления, 5

f0

5 который выведен к торцу цилиндра и подключен к измерителю (например, микроманометру).

На фиг. 2 представлено устройство, в котором цилиндр снабжен поперечными срезанными ребрами. Ленты нагревателя 4 размещены на ребрах горизонтально, так как основное изменение КТО наблюдается по ходу движения дисперсной среды (т.е. по вертиэ кали).

В одном из ребер, расположенном вблизи центрального сечения цилиндра 1, установлены горячие спаи термопар 5 и светоиэлучающие ячейки 7 с приемниками 3 светового излучения.

В другом ребре, расположенном симметрично по другую сторону от центрального сечения, выполнены отверстия 13 и каналы 15 статического давления.

Остальные ребра не содержат указанных элементов и лент электронагревателя, они служат лишь для создания гндродинамического подобия, моделирования характера омывания цилиндра дисперсной средой.

Аналогичный вид имеет цилиндр с поперечными ребрами другой конфигурации, например кольцевыми. Возможен вариант конструкции с полыми. ребрами и цилиндром, проложенными в полостях световодами, каждый из которых подключен к источнику света и ячейке, и трубками статического давления, подключенными к отборникам и измерителям давления. В этом случае свет от общего внешнего источника подводится индивидуально к каждой ячейке.

Устройство работает следующим образом.

Оребренный цилиндр устанавливают в канал, в котором движется исследуемая дисперсная среда, включают электронагреватель 4 и источник

ll света. У поверхности оребренного цилиндра 1 формируются в дисперсной среде определенныс поля скоростей, давлений и концентраций, зависящие от конфигурации и размеров цилиндра, свойств и режима течения среды, и, в свою очередь, обуславливающие распределение коэффициентов теплоотдачи и температур по поверхности.

После наступления стационарного режима с помощью измерительных систем измеряют мощность электронагревателя, температуры и статические давления в разных точках поверхности ребер и цилиндра, температуру дисперс12330

1 ной среды, расход газового компонента, световой поток, падающий на приемники. Все измерения повторяют несколько раз, результаты повторных измерений усредняют. По усредненным значениям определяют локальные значения коэффициентов теплоотдачи, порозности, статических давлений.

Совместный анализ этих данных позволяет установить основные закономер- 1б ности взаимосвязанных процессов механики, гидродинамики и теплообмена дисперсных систем при наличии погруженных поверхностей, судить о характере их омывания, наличии эон отрыва потока, их размерах.

Как было отмечено выше, размер фотоприемника, равный 5-6 соответствующим размерам светоизлучающей ячейки, выбирается из условия равенства единице углового коэффициента излучения, Если фотоприемник будет меньшего размера (Р (1) и часть лучей, излучаемых ячейкой, пройдет мимо фотоприемника, то снизится точность определения интенсивности падающего на фотоприемник светового потока. Увеличение размеров фотоприемника свыше 5-6 размеров ячейки нецелесообразно, так как может привести к нарушению структуры слоя дисперсного материала вблизи погруженной поверхности и отличию ее от реальной, что, в свою очередь, увеличит погрешность измерения порозности слоя.

Минимальное расстояние от ячейки до фотоприемников выбирается с учетом того, что размер ячейки слоя. для которой производятся измерения, должен быт таким, чтобы можно было

48 пренебречь дискретной структурой пос=. леднего. Согласно литературным данным, ячейка должна включать 5-6 частиц дисперсной системы. При увеличе 1 нии расстояния между ячейками и фотоприемниками возрастает степень поглощения и рассеяния светового патока, испускаемого светоизлучающей ячейкой, что приводит к снижению точности измерения светового нотака, БО падающего на приемник, следовательно, к снижению точности определения пОроэнОсти слоя.

Формула изобретения

1. Устройство для комплексного оп-. ределения характеристик дисперсных

16 б систем у погруженных поверхностей, содержащее ребристый цилиндр, вдоль образующих которого расположены с зазором сплошные ленты электронагрева теля, последовательно соединенные между собой и с источником питания, и блок регулирования и измерения теплового потока, соединенный с термопарами„ горячие спан которых размещены под лентами электронагревателя в плоскостях, перпендикулярных образующим ребристого цилиндра, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения числа определяемых характеристик., устройство дополнительно содержит источник регулируемого светового потока, датчики статического давления,, сквозные светоизлучающие ячейки, блок регистрации и фотоприемники, при этом датчики статического давления и указанные светоизлучающие ячейки размещены в зазорах между лентами электронагревателя в тех же плоскостях ребристого цилиндра, где и горячие спаи термопар, светоизлучающие ячейки выполнены в ребристом цилиндре в виде щелевых отверстий шириной не более зазора между лентами, длиной не менее пяти диаметров частиц дисперсиой системы, покрыты изнутри светоотражающим материалом, закрыты заподлицо с поверхностью ребристого цилиндра прозрачными пластинами и оптически связаны с источником регулируемого светового потока и фотоприемниками, а фотоприемники размещены в той же плоскости, что и светоизлучающие ячейки,на одинаковом расстоянии от них, причем количество фотоприемников равно количеству светоизлучающих ячеек, а выходы фотоприемников соединены с блОкОм регистрации

2. Устройство для комплексного определения характеристик дисперсных систем у погруженных поверхностен, содержащее ребристый цилиндр, вдоль образующих которого расположены с зазором сплошные ленты электронагревателя, последовательно соединенные между собой и с источниками питания, н блок регулирования и измерения теплового потока, соединенный с термопарами, горячие спаи которых размещены под лентами электронагревателя в плоскостях, перпендикулярных образующим ребристого цилиндра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения числа определяемых

233016

А-А

Фиг.Z

7 l характеристик, устройство дополнительно содержит датчики статического давления, несквозные светоизлучающие ячейки, блок регистрации и фотоприемники, прн этом датчики статического давления и указанные светоизлучающие ячейки размещены в зазорах между лентами электронагревателя в тех же плоскостях ребристого цилиндра, где н горячие спаи термопар, светоизлучашщие ячейки выполнены в ребристом цилиндре в виде щелевых отверстий шириной не более зазора между лентами, длиной не менее пяти диаметров частиц дисперсной системы, покрыты изнутри светоизлучаюа им материалом, закрыты заподлицо с поверхностью ребристого цилинд4 ра прозрачными пластинами и оптичес ки связаны с фотоприемниками, размещенными в той же плоскости, что и светоизлучающие ячейки на одинаковом расстоянии от них, причем количество фотоприемников равно количеству светоизлучающих ячеек, а выходы фотоприемников соединены с блоком регистрации. щ 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что фотоприемники установлены на расстоянии от 5 до 30 диаметров частиц дисперсной системы от светоизлучающих ячеек, а ширина и длина фотоприемников составляют от пяти до шести соответствующих размеров светоизлучающих ячеек.

1233016

Составитель В.Калечиц

Редактор В.Иванова ТехредЛ.Сердюкова Корректор С.йекмар

Заказ 2761/44 Тираж 7?8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите.та СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4