Способ определения коэффициента теплообмена в псевдоожиженном слое
Изобретение относится к теплофизическим измерениям, например к определению коэффициента теплообмена при нестационарном режиме. Цель изобретения позволяет сократить время экспериментального определения коэффициента теплообмена между .псевдоожиженным слоем и теплообменной поверхностью при сохранении точности его определения . Калориметр, имеющий теплообменную поверхность и псевдоожиженный слой, нагревают изнутри источником тепла постоянной мощности. Через - (М время i (D,9-0,94) -10 -- после вклюЪ чения источника тепла измеряют разность температур наружной поверхности калориметра и псевдоожиженного слоя. Значение коэффициента теплообмена находят путем решения уравнения 0+ V -|;|- + ---(е -1 )0, где di- коэффициент (л о теплообмена между псевдоожиженным слоем и поверхностью калориметра; W - мощность источника тепла; S - пло- j щадь теплообменной поверхности калориметра; М - масса калориметра; С - удельная теплоемкость калориметра; 0 - разность температур наружной поверхности калориметра и псевдоожижен-S ного слоя в момент времени Г. Способ позволяет сократить время измерения примерно в 10 раз. 3 ил. (Л с 1 О9 tlib taei
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51)4 6 01 К 17 20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ! 1 т ь Ф- !r
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4227490/24-10 (22) 25.02.87 (46) 23 ° 11.88. Бюл. 11у 43 (71) Институт тепло- и массообмена им, А.В.Лыкова (72) Ю.С.Теплицкий, С,Д.Славчев, Ю.Г.Епанов и Т.П.Еременко (53) 536,6(088,8) (56) Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник,/Под ред. В.А.Григорьева, В,N.Çoðèíà. М.:
Энергоиздат, 1982, с, 148-149.
Там же, с. 128.. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
ТЕПЛООБМЕНА В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям, например к определению коэффициента теплообмена при нестационарном режиме. Цель изобретения позволяет сократить время экс" периментального определения коэффициента теплообмена между .псевдоожиженным слоем и теплообменной поверхностью при сохранении точности его onpe„.Я0„„1439416 А1 деления. Калориметр, имеющий теплообменную поверхность и псевдоожиженный слой, нагревают изнутри источником тепла постоянной мощности. Через
-2 СМ время Я=(0 9-0 94) 10 — после вклюр р чения источника тепла измеряют разность температур наружной поверхности калориметра и псевдоожиженного слоя.
Значение коэффициента теплообмена находят путем решения уравнения д+ и
+ — — (е -1) =О, где с - коэффициент (! $ o теплообмена между псевдоожиженным слоем и поверхностью калориметра; W— а мощность источника тепла; $ — площадь теплообменной поверхности калориметра; М вЂ” масса калориметра; С— удельная теплоелкоеть калорннетра;
6 — разность температур наружной поверхности калориметра и псевдоожижен- = ного слоя в момент времени о. Способ позволяет сократить время измерения примерно в 10 раз, 3 ил, ВфЬ
143941б ле (1) 40 ношению (3) ле
7a/ = (,i) Ы ст=152 Вт/м K.
Изобретение относится к экспериментальной теплофизике, а именно к способам определения коэффициента теплообмена, и может быть использовано для определения среднего по поверхности экспериментального i участка коэффициента теплообмена в условиях нестационарного теплообмена, Цель изобретения — сокращение вре- 10 мени определения коэффициента теплообмена при сохранении точности его определения, На фиг, l показана измерительная схема, реализующая предложенный спо- 15 соб; на фиг. 2 — график зависимости относительной погрешности определения коэффициента теплообмена от безразмерного времени проведения измерения; на фиг. 3 — график зависимости 20
1п(— — g) от времени, полученного из
W е7$ эксперимента.
Способ осуществляют следующим образом, 25
В псевдоожиженный слой 1 (фиг. 1) помещают калориметр 2, внутри которого находится источник 3 тепла постоянной мощности W, подключенный к источнику 4 питания через измеритель
5 мощности.
С момента включения источника питания начинают отсчет времени (фиг.2), измеряют в условиях нестационарного теплообмена разность температур наруж 5 ной поверхности 6 и 7 калориметра и среды соответственно в момент, определяемый соотношением < =(О, 9-0, 94) 10
$ В с помощью измерителя 8, а значение коэффициента теплообмена находят путем решения уравнения
< п
8+ --(е -1)=0, (2) где 8 — разность температур наружной поверхности калориметра и среды в момент 7, определяемый выражением (1).
Для проверки способа изготовлен калориметр. Датчик представлял собой медный толстостенный цилиндр диаметром 0,03 м и толщиной стенки 0,005 м, внутри которого располагался электрический нагреватель, намотанный на трубу из нержавеющей стали с изоляцией из асбокартона. Концы калориметра теплоизолировались тек столитовыми пробками, которые фиксировались стя— гивающими гайками. Для измерения температуры поверхности калориметра служила хромель-копелевая термопара, изготовленная из темоэлектродноro кабеля с диаметром жил 0,2 мц. Термопара располагалась в канале, просверленном вдоль образующей цилиндра, королек ее для обеспечения хорошого термического контакта со стенкой цилиндра припаивался серебряным припоем. Выделяемая в нагревателе мощность измерялась с помощью ваттметра Д57.
Разность температур между поверхностью датчика и псевдоожиженным слоем измерялась потенциометром ПП-63 с помощью двух термопар, включенных по дифференциальной схеме.
Теплообмен изучался в псевдоожиженном слое аглопорита средним диаметром 2,0б мм в колонне диаметром
0,7 м установки УЗПС-ЗМ.
На фиг. 3 показана конкретная заW висимость 1n(+- -О) от времени. Велио $ чина коэффициента теплооомена для выбранного режима (скорость фильтрации воздуха И=1,3 м/с), измеренная стационарным методом по формуле (2), рав— на (152 5,0) Вт/м К.
Погрешность определялась по форму— + — — + -- =О 034, сй (Ю d 8 d S
oГ W Я S
О=0,1 Ñ. Время установления стационарного теплового режима 0,5 ч, $ Величина „= -- находилась цо соотСМ и для описанного калориметра равна 0,45 ° 10 м К/Дж. Коэффициент теплообмена рассчитывали предлагаемым методом по уравнению (2 ) для приведенного на фиг, 3 режима (U=l 3 м/с). Величина 4 ЫIЫ вычислялась по форму 3 143941 Из экспериментальных pàííûõ видно, что при " 7?ОО с погрешность определения Ы не превышает погрешности при стационарной методике измерения n (0,034). Эта величина времени 5 (200 с) хорошо согласуется с рассчитанной по соотношению . =.(0,9-0,94)» «10 CM/S=(0,9-0,94) 1Π— =(0, 9- 1 . -0,94) 10 1/0,45 -10 =200-209 с Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет значительно (,- в 10 раз) сократить время проведения опытов при сохранении точности измерений. Формула изобретения Способ определения коэффициента теплообмена в псевдоожиженном слое, заключающийся в том, что калориметр помещают в исследуемую среду, нагревают изнутри источником тепла постоянной мощности, измеряют разность температур наружной поверхности кало- 25 риметра и псевдоожиженного слоя, а коэффициент теплообмена находят расчетным путем, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения времени определения коэффициента 30 б 4 теплое бмена при сохранении точности его определения, разность температур наружной поверхности металлического к лориметра и псевдаожиженного слоя измеряют через время Г, равное ° =(0,90-0,94) 10 О коэффициент теплообмена между псевдоожиженным слоем и поверхностью калориметра, Вт/и- К; мощность источника тепла, Бт площадь теплообменной поверхности калориметра, м, масса калориметра, кг; удельная теплоемкость калориметра, Дж/кгЕ<; разность температур (К 1 наружной поверхности калориметра и псевдоожиженного слоя в момент времени, с, где о( 1 С после включения источника тепла, а значение коэффициента теплообмена на— ходят из уравнения с(5 e + —, (e 1)=0, Д 1439416 р @» Составитель А.Шевченко Техред И. Дидык Корректор j3. Гирняк „ Редактор А,Козориз Заказ 6066/39 Производственно-полиграфическое предприятие, F, Ужгород, ул. Проектная, 4 90 сТ5 Тираж 607 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ll3035, Москва, Ж-35.„ Раушская наб., д. 4/5
