Способ измерения температуропроводности жидкости

 

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно теплофизическим измерениям. Цель изобретения - повышение точности измерений. Исследуемую и эталонные жидкости пропускают с равными расходами через две одинаковые трубки. Температуры на входе в трубки поддерживают равными между собой. К стенкам трубок подводят равномерно распределенные тепловые потоки. Их соотношение регулируют так, чтобы выравнять среднемассовые температуры жидкостей на выходе из трубок. Об искомой величине судят по отношению перепадов температур на выходе из трубок: между стенкой трубки и жидкостью в центре трубки. Вместо температуры жидкости в центре трубки может быть использована ее среднемассовая температура. Повышение точности достигается за счет сокращения числа измеряемых величин - по сравнению с абсолютным способом измерений. Особенно существенным является исключение измерения распределения температур по стенке трубки. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК!!9> Я 0 !!!! (51)4 G Ol М 25/18! !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (?1) 4224224/31-25 (22) 04.03.87 (46) 23.07.89. Бюл. М 27 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Е .П.Пистун, Я.Т.Рогоцкий и И.С.Василькивский (53) 536.92(088.8) (56) Цеденберг Н.В. Теплопроводность .газов и жидкостей. — М. — Л.: Госэнер-! гоиздат, 1963, с. 428.

Авторское свидетельство СССР

1Р 560172, кл. G 01 1!1 25/18, 1977. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно к теплофизическим измерениям. Цель изобретения— повышение точности измерений. Исследуемую и эталонные жидкости пропускают с равными расходами через две одиИзобретение относится к тепловым .испытаниям, а именно к теплофизическим измерениям.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

В предлагаемом способе исследуемую и эталонную жидкости с равными расходами пропускают соответственно через одинаковые трубки, на стенки которых на длине их воздействуют тепловыми потоками, плотности которых регулируют так, чтобы среднемассовые температуры исследуемой и эталонной жидкос тей, измеренные в конце измерительных участков, были равны между собой.

Затем измеряют разности температур

2 каковые трубки. Температуры на входе в трубки поддерживают равными между собой. К стенкам трубок подводят равномерно распределенные тепловые потоки. Их соотношение регулируют так, чтобы выравнять среднемассовые температуры жидкостей на выходе из трубок. Об искомой величине судят по отношению перепадов температур на выходе из трубок: между стенкой трубки и жидкостью в центре трубки.Вместо температуры жидкости в центре трубки может быть использована ее среднемассовая температура. Повышение точности достигается за счет сокращения числа измеряемых величин по сравнению с абсолютным способом измерений. Особенно существенным является исключение измерения распределения температур по стенке трубки.

1 ил. между осями и стенками измерительных трубок на выходе соответственно для исследуемой и эталонной жидкостей ,и по отношению измеренных разностей температур определяют искомую величину. Вместо укаэанных разностей температур могут быть измерены разности среднемассовых температур жидкостей и температуры стенок на выходе измерительных участков.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство состоит нз емкостей

1 и 2, насосов 3 и 4, термостата 5, задатчиков 6 и 7 расхода и измерительного устройства 8, представляюще3 1495697 го собой две трубки 9 и 10, на которых установлены водяные рубашки 11 и 12, электрические нагреватели 13 и 14, включенные параллельно в цепь источника 15 тока, мощности которых регулируются с помощью реостатов

16 и 17 и контролируются амперметрами 18 и 19, измерителей 20 и 21 среднемассовой температуры и термопары

22, которые подключены к измерителю

23 отношения и нуль-индикатору 24, Способ осуществляют следующим образом, Исследуемую и эталонную жидкости 15 соответственно из емкостей 1 и 2 прокачивают насосами 3 и 4 через термостат 5, где они подогреваются до определенной температуры. Затем исследуемую и эталонную жидкости про- 20 пускают через измерительное устройство 8 соответственно через измерительные участки трубок 9 и 10. При этом расходы исследуемой и эталонной жидкостей поддерживают одинаковыми с помощью эадатчиков 6 и 7 расхода соответственно. Изотермические участки измерительных трубок 9 и 10, создаваемые водяными рубашками 11 и 12, служат для получения установившегося 30 режима с параболическим профилем скорости для обоих жидкостей. Воздействие тепловыми потоками на стенки рабочих участков измерительных трубок

9 и 10 осуществляют соответственно с помощью электрических нагревателей

13 и 14, имеющих одинаковые электрические и геометрические характеристики.

Тепловые мощности, выделяемые на- 40 гревателями 13 и 14, регулируют соответственно с помощью реостатов 16 и

17 до тех пор, пока на выходе измерительных трубок 9 и 10 среднемассовые температуры жидкостей, измеренные тер-5 мопарами 22, не будут равны между ,собой. Равенство этих температур контролируют нуль-индикатором 24. На выходах измерительных участков трубок

9 и 10 разности температур между тем- пературами исследуемой и эгалонной жидкостей на осях этих трубок или разности между среднемассовыми температурами жидкостей и температурой стенок измеряют с помощью термопар

22, установленных на стенках измерительных трубок 9 и 10 и измерителях 20 и 21 среднемассовой температуры.

Сигналы с термопар 22 подают на измеили д э а

Э д где а

Д1 температуропроводность; разность температуры жидкости на оси трубки и температуры стенки на выходе из измерительного участка, разность среднемассовой температуры жидкости и температуры стенки на выходе измерительного участка; индекс, указывающий на принадлежность величины эталонной жидкости. дг..э

При реализации способа, в качестве измерительных трубок применяют две одинаковые медные трубки с внутренним диаметром d = 4 мм и внешним диаметром d = 6 мм. Длины изотермических участков, интенсивно омываемые теплоносителем постоянной темпЕратуры (например, водой при 20 С), для обеих трубок приняты равными

200 мм. Длины участков равны 1000 мм.

На них размещены нагреватели, намотанные из нихромовой проводки диаметром 0,8 мм с шагом 1,0-1,6 мм.

Нагреватели теплоизолированы от окружяйощей среды слоем стекловолокна.

В качестве эталонной жидкости используют толуол, теплофиэические характеРистики которого изучены довольно точно. Проведены измерения тейлофизических характеристик воды, бензола.

Результаты хорошо согласуются с из-! вестными данными.

4 ритель 23 отношения, который производит операцию деления измеренных разностей температур, в результате чего получают искомую величину.

При получении расчетных соотношений использован тот факт, что на измерительном участке трубки распределение температур по стенке подчиняется линейному закону. Выполнение равенства тангенсов углов наклонов этих линейных зависимостей для двух измерительных участков обеспечивается равенством среднемассовых температур эталонной и испытуемой жидкостей на входах и выходах измерительных участков.

Расчетные формулы имеют вид

dt g а=а

Э д 5 l4

Повышение точности достигается сокращением числа измеряемых величин за счет относительных измерений.

При этом по сравнению с абсолютным способом измерения исключается не только измерение расхода и диаметра

4 трубки, но и тангенса наклона температурной зависимости температуры стенки, что служило источником значительной погрешности.

Предлагаемый способ может применяться при исследованиях и технологическом контроле разнообразных .жидкостей.

Формула и 3 о б р е т е н и я

Способ измерения температуропроводности жидкости, состоящий в том, что пропускают испытуемую жидкость с постоянным расходом через трубку постоянного сечения, на измеритель" ном участке трубкй через ее стенку воздействуют на испытуемую жидкость тепловым потоком, измеряют температуры жидкости.на входе и выходе измерительного участка, на основании чего рассчитывают температуропроводность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, -через дополнительную трубку аналогичную

95697 6 первой одновременно с тем же расходом пропускают .эталонную жидкость, воздействуют на нее дополнительным тепловым потоком, температуры жидкос5 тей на входах в измерительные участки поддерживают равными, а плотности тепловых потоков выбирают так, чтобы обеспечить равенство среднемассовых температур жидкостей на выходах из измерительных участков, а искомую величину-рассчитывают по соотношению абаз а=а

dt I5, или

Atà а а

3 д где а †. температуропроводность;

2g dt — разность температуры жидкости на оси трубки и температуры стенки на.выходе из измерительного участка;

At — разность среднемассовой тем25 пературы жидкости и температуры стенки на выходе из измерительного участка; э - индекс, указывающий на принадлежность величины эталонной жидкости.

1495697

Составитель В. Вертоградский

Техред Л ° ÎëåÃÉíûê Корректор О.Ципле

Редактор С.Пекарь

Заказ 4258/41 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101