Способ определения составляющих теплового потока и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон исследований. Охлаждение поверхности пористого тела 2 происходит при испарении жидкости из него, компенсируемом подачей жидкости из резервуара 3 через расходомерное устройство 4, обеспечивающей постоянство толщины испаряющейся пленки. Измерив температуру в ядре потока и на стенке, определяют отношение неконвективного и суммарё ного тепловых потоков термопарами 5 и 6 . Вьиисляют энтальпию газо (Я вого потока, по кот.орой рассчитывают величины составляющих теплово , го потока. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. ю -vl о ел 00 00

СО1ОЗ ИЖЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Я) 4 G 01 К 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3804298/24-10 (22) 18.10.84 (46) 15.11.86. Бюл. У 42 (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Институт теплофизики СО АН СССР (72) Б.Ф.Бояршинов, Э.П.Волчков, В.И.Терехов и В.И.Титков (53) 536. 62 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 746210, кл. G 01 К 17/02, 1978.

Геращенко О.А. и др. Новые приборы для исследования свойств теплового излучения: Материалы 1 fl Всесоюэного совещания по лучистому теплообмену, Краснодар, 1975, -с. 107116.

„„SU„„1270588 А 1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯ10ЩИХ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон исследований. Охлаждение поверхности пористого тела 2 происходит при испарении жидкости . из него, компенсируемом подачей жидкости из резервуара 3 через расходомерное устройство 4, обеспечивающей постоянство толщины испаряющейся пленки. Измерив температуру в ядре потока и на стенке, определяют отношение неконвективного и суммарного тепловых потоков термопарами 5 и 6. Вычисляют знтальпию газового потока, по которой рассчитывают величины составляющих теплового потока. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

1270588

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испопьзовано для определения составляющих теплового потока к поверхности в условиях сложного радиационно-конвек- Ь тивного или кондуктивно-конвективного теплообмена, а также при наличии фазового перехода на поверхности теплообмена.

Цель изобретения — расширение ди- ® апаэона исследований путем обеспечения возможности проведения измерений при радиационно-конвективном теплообмене, а также при наличии фазового перехода на обтекаемой поверх- 15 ности.

На фиг.1 приведена схема устройства для реализации способа, когда фазовый переход происходит на поверхности жидкости; на фиг.2 — диаграмма, рассчитанная для системы вода — воздух.

В кювете 1 с жидкостью помещено пористое тело 2. Резервуар с жид"костью 3 расположен последовательно с расходомером 4 и соединен с ним и с кюветой трубопроводом. Термопара 5 контактирует с поверхностью пористого тела 2, термопара 6 размещена непосредственно в газовом пото- M ке на заданном расстоянии тепловоспринимающей поверхности. Обе термопары соединены с блоком 7 регистрации.

Устройство для определения со-. ставляющих теплового потока работает следующим образом.

При обтекании поверхности пористого тела 2 потоком -газа происходит испарение жидкости и охлаждение поверхности до температуры адиабатического испарения. Расход испарившейся жидкости компенсируется подачей ее из резервуара 3 через расходомерное устройство 4. Подача жидкости происходит за счет капиллярных сил благодаря наличию пористого тела. Такая организация подвода жидкости с тепловоспринимающей поверх.ности обеспечивает постоянство толшнны испаряющейся пленки жидкости и высокую точность измерения ее расхода. При наличии неконвективного источника тепла q температура по3 верхности жидкости возрастает (фиг.2). Уровень температуры поверхности с фазовым переходом связан соотношением между тепловыми потоками неконвективным q и суммарным q, и не зависит от условий обтекания поверхности. Измерив температуры Т„ и Т по диаграмме фиг.2 или по формулам, определяют отношение q /q

Л

По показаниям расходомерного устройства измеряют поток испарившейся жидкости j =: G/S (где G (--

Г кл1

Ст с показание расходомера; S (M ) площадь поверхности, с которой происходит испарение). Далее находят суммарный тепловой поток q = j r (где

Ст

r— теплота фазового :п ерехода), затем Ч = 1,, r q /q, и из баланса тепла на стенке — конвективную составляющую 1

Если действие конвективного теплового потока с1„, возникающего при обтекании газом поверхности, на которой происходит фазовый переход, например испарение, .сопровождается воздействием на нее теплового потока другой природы q„ (кондуктивный или иной), то уравнение баланса тепла на тепловоспринимающей поверхности можно записать. как 1к «1 1 = Ч г кг1 где .1,,(-7-) — поток вещества на стенке, например поток испарившейся или сконден сир о в авшейся жидко сти;

r 1 -- 1 — теплота фазового перег Дж кг хода; суммарный тепловой

Дж м2с поток.

Поскольку процессы переноса тепла и вещества аналогичны, то тепловые потоки ц» и q характеризующие J конвективный теплообмен и массообмен, одинаковым образом зависят от гидродинамических условий, т.е. от условий обтекания поверхности на которой происходит фазовый переход, их отношение не зависит от этих усло— вий. Поэтому отношение

: Sa 1 . Яи. (1)

qÄ qÄ не зависит от особенностей обтекания поверхности и определяется теплофизическими свойствами системы испаряющая жидкость — гаэ и граничными условиями. Если расписать выражение (1) с учетом баланса вещества на,12/0588

10 Формула изобретения т5

20 где С и С t †-- †-) — теплоемДж

Р т кг град кости пара и газа;

Т, и Т4 t К ) — температуры в ядре потока и на стенке, 25

Учитывая выражение (3), очевидно, что отношение (2) определяется лишь . величинами в ядре потока К и Т на стенке Тс- и К д, причем Т и К, связаны между собой условием на ли- ЗО нии насыщения.

Для определения безразмерных отношений цт/q и q„/q> достаточно определитЬ Т,, Кб и Т . Если измерен поток вещества,, то определяется

q = 1 г и величина составляющих

q, = j,r.с /q,. и q, = q„r q„/q„.

Предлагаемый способ определения составляющих теплового потока применим для исследований например, про- 4О цессов сушки, сублимации, когда поверхность теплообмена находится, как правило, в условиях совместного действия тепловых потоков различной природы. испаряющейся поверхности, получают ц т - т 1 К, 1тт 1ст

- - - = 1- (2)

q; с К вЂ” К r

) б где L — число Льиса-Семенова, известное для выбранной системы, число близкое к единице; и — показатель степени, слабо зависящий от режима обтекания (и = 0,6 для турбулентного режима и п = 0,66 для ламинарного);

К и К, — весовые концентрации испаряющегося вещества на поверхности с фазовым переходом в ядре потока; — разность энтальпий в ядре потока и на испаряющейся поверхности.

„=(С,„К„+(1-K„)Cpp J Т„; (3) o = )Cpn (т Ка)+Сро Ko) T т

Применение этого способа наиболее эффективно в объектах, имеющих поверхности с фазовым переходом. В этих условиях теплообмен на участке, выделенном в качестве тепловоспринимающей поверхности, адекватно отра жает состояние процесса, не внося . искажений.

1. Способ определения составляющих теплового потока, заключающийся в измерении суммарного потока к,поверхности теплообмена с последующим разделением его на составляющие, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью расширения диапазона исследований, при измерениях на поверхности теплообмена осуществляют фазовый переход вещества, определяют его . массовый поток, измеряют температуру поверхности теплообмена и над ней и по результатам измерений вычисляют энтальпию газового потока, по которой рассчитывают величины составляющих теплового потока.

2. Устройство для определения соте ставляющих теплового потока, содержащее измерительный участок поверхности теплообмена и две термопары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона исследований, в него введены кювета, сообщенная через расходомер с резервуаром с жидкостью, и блок регистрации, связанный с выходами расходомера и обеих термопар, одна из которых расположена на поверхности теплообмена, а другая на заданном расстоянии от нее, при этом измерительный учас . ток поверхности теплообмена выполнен из пористого материала и размещен в кювете с жидкостью.

1270588

04

Уиг.2

Корректор М. Самборская

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Составитель В.Шипова ..Редактор Л.Пчелинская Техред И.Попович

Заказ 6232/42 Тираж 778 Подписное ! ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5 к ф