Устройство для определения коэффициента теплоотдачи

 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в исследовательской практике при проведении теплофизических испытаний. Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента теплоотдачи при сохранении надежности устройства. Устройство состоит из коаксиально установленных электрообогреваемых трубчатых имитаторов тепловыделения и обечаек, соединенных общими шинами и разделенных дистанционаторами. Имитаторы и обечайки выполнены из одного материала, имеют равную длину, а их сечения S_u и S₀ соответственно выбраны из соотношения S₀/S_u = 0,1 - 0,15, 1 ил.

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в промышленности и исследовательской практике при проведении теплофизических испытаний. Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента теплоотдачи за счет исключения влияния тепловыделения в обечайках на процессы теплоотдачи на стенках имитаторов. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство состоит из имитатора тепловыделения 1 (i 2) и обечайки 2 (i 2), представляющих собой трубы, образующие концентрические каналы для прохода теплоносителя. Имитаторы 1 и обечайки 2 соединены общими электрическими шинами 3. Электрические шины служат для подвода энергии к имитаторам и обечайкам, тепловыделение создается путем пропускания электрического тока через их стенки. Имитаторы 1 и обечайки 2 разделены дистанционаторами 4, служащими для образования каналов с определенным размером и для удержания этого размера в процессе тепловых испытаний. Имитаторы 1 и обечайки 2 соединены общими шинами и имеют одинаковую длину для того, чтобы потенциалы на входе и выходе устройства у всех имитаторов и обечаек были одинаковыми. В этом случае электрические контакты между имитаторами и обечайками в местах установок дистанционаторов не приводят к изменению состояния поверхности имитаторов и элементов из-за отсутствия электрического тока между местами соприкосновения, вследствие этого отсутствует прогар стенок имитаторов и обечаек. Для того чтобы избежать термических напряжений имитаторов и обечаек при изменении температуры, дистанционаторы, имитаторы и обечайки выполнены из одного материала (например, стали Х18Н10Т). Дистанционаторы выполнены из капилляра, навитого на обечайки и приваренного точечной сваркой. Для того чтобы исключить влияние тепловыделения в обечайках на процессы теплоотдачи на стенках имитаторов, сечения обечаек и имитаторов выбраны из соотношения S₀/S_u 0,1 0,15, полученного экспериментально. В результате измерений критических мощностей на электрообгеваемых кольцевых каналах с двусторонним тепловыделением и дистанционаторами установлено, что в зависимости от соотношения сечений имитатора и обечайки S₀/S_u критическая мощность имитатора различна. В диапазоне 0,1≅S_о/S_u≅0,15 критическая мощность имитатора практически равна критической мощности кольцевого канала с односторонним тепловыделением (N_кр), т. е. тепловыделение в обечайке не влияет на кризис теплоотдачи, имеющий место на стенке имитатора (ошибка не превышает 3%). Снижение S_о/S_u до меньше 0,1 ухудшает прочностные характеристики канала, снижает его надежность. Повышение S_о/S_u>0,15 приводит к отклонению от N_кр, т.е. значительно снижается точность определения. Устройство для определения коэффициента теплоотдачи работает следующим образом. Теплоноситель пропускается через каналы, образованные имитаторами 1, и обечайки 2, и нагревается за счет пропускания тока через стенки имитаторов и обечаек. Дистанционаторы 4 надежно фиксируют имитаторы 1 и обечайки 2 друг относительно друга. В процессе исследований измеряется температура теплоносителя на входе и выходе каналов, температура стенок имитаторов и обечаек 2, мощность тепловыделения в имитаторах и обечайках. Термопары установлены в пазах, выполненных в стенке. Из этих данных определяются коэффициенты теплоотдачи в каждом сечении. Оценки показывают, что тепло, выделяемое в каппиляре (дистанционаторе) мало (≅0,6%) и не влияет на процессы теплоотдачи. Пример. Для проверки предлагаемого технического решения было выполнено устройство с имитаторами и обечайками из трубок d₁ 8 мм, d₂ 14 мм, d₃ 20 мм, d₄ 24 мм. Толщины стенок 0,2, 2, 0,3 и 2 мм соответственно. Трубки из стали Х18Н10Т. Дистанционаторы выполнены из капилляра (d 1 мм, сталь Х18Н10Т, толщина стенки 0,1 мм) в виде спирали, шаг навивки 14 мм. Длина имитаторов и обечаек 1 м. Мощность тепловыделения в обечайках не превышает 5 6% от мощности, выделяемой в имитаторах. Как показали опыты, такое тепловыделение в обечайках не влияет на определяемые коэффициенты теплоотдачи. Опыты проведены на воде и пароводяной смеси, мощность тепловыделения 100 кВт, давление P 10,0 МПа, расход 90 180 кг/ч. В течение всех опытов устройство не выходило из строя по причине прогара стенок.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента теплоотдачи, содержащее по крайней мере одну пару имитатор тепловыделения обечайка в виде установленных коаксиально трубчатых электрообогреваемых элементов, разделенных по длине спиральным дистанционатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния тепловыделения, сечения обечайки S_о и имитатора S_и выбраны из соотношения S_о / S_и 0,1 0,15, выполнены из одного материала и имеют одинаковую длину.

РИСУНКИ

Рисунок 1