Способ определения температуропроводности жидкостей

 

Изобретение относится к области тепловых испытаний жидкостей, а именно к области определения их температуропроводностей. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений. Используется сравнительный способ измерений. Исследуемая жидкость и жидкость сравнения с равными исходными температурами пропускаются с постоянными и равны ми расходами через теплообменные каналы . Температура стенок теплообменных каналов задается равной для обоих жидкостей. Выбирают сечения жидкостей с равными избыточными температурами . Их удаления от начал теплообменных участков обратно пропорциональны температуропроводностям жидкостей . По сравнению со способомпрототипом достигается повышение точности и упрощение процесса измерения за счет исключения излучений разностей температур, а также среднемассовых температур. 1 ил. Q S я с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1631386 (51)5 Г 01 N 25/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (2 1 .) 4499629/25 (22) 31.10.88 (46) 28.02.91.Бюл. К - 8 (71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Е.П.Пистун, И.С.Василькивский, Я.Т.Рогоцкий и Я.П.Юсык (53) 536.023 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 495593, кл. G О 1 N 25/ 18, 1974.

Авторское. свидетельство СССР

1I - 1495697, кл. G 01 N 25/"8> 1987. (54} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к области тепловых испытаний жидкостей, а именно к области определения их температуропроводностей. Цель изобретения — повышение точности и упроИзобретение относится к тепловым испытаниям жидкостей, а именно к определению их температуропроводности.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение процесса измерений. . На чертеже представлена схема установки для осуществления способа

Установка состоит иэ емкостей 1 и 2 для исследуемой жидкости и жидкости сравнения соответственно насосов 3 и 4, задатчиков 5 и 6 расхода и измерительного блока 7, представляющего собой две трубки 8 и 9 на которых установлены водяные рубашки 10 и 11. На трубках 8 и 9 также посажены цилиндрические пустотелые камеры

12 и 13, выполненные с возможностью перемещения вдоль осей этих трубок, в которых циркулирует теплоноситель

2 щение процесса измерений. Использует- ся сравнительный способ измерений.

Исследуемая жидкость и жидкость срав-. нения с равными исходными температурами пропускаются с постоянными и равны ми расходами через теплообменные каналы. Температура стенок теплообменных каналов задается равной для обоих жидкостей. Выбирают сечения жидкостей с равными избыточными температурами. Их удаления от начал теплообменных участков обратно пропорциональны температуропроводностям жидкостей. По сравнению со способомпрототипом достигается повышение точности и упрощение процесса измерения д за счет исключения излучений разностей температур, а также среднемассовых температур. 1 ил. из термостата 14. В сечении трубок 8 и 9 установлены спаи дифференциальной термопары 15, подключенной к нуль-индикатору 16. В водяных рубашках 10 и 11 циркулирует теплоноситель иэ термостата 17.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкости из емкостей 1 и 2 прокачивают насосами 3 и 4 через термостат 17. где они нагреваются до одинаковой температуры, и через измерительный блок 7. При этом расходы жидкостей поддерживают одинаковыми с помощью эадатчиков 5 и 6 расхода соответственно.В начале трубок 8 и 9 предусмотрены изотермические участки, которые создаются водяными рубашками

10 и 11, предназначенными для полу1631386 чения установившегося режима течений с параболическим профилем скорости.

Внутреннее пространство камер 12 и

13 ограничивает теплообменные участки трубок 8 и 9. Циркуляция в камерах теплоносителя иэ термостата 14 обеспе" чивает поддержание равных и постоянных по длине теплообменных участков температур стенок трубок. Температура 0 термостата 14 задается отличной от температуры водяных рубашек 10 и 11.

В каждой их трубок фиксируют сечение, в котором сопоставляются между собой температуры жидкостей. Эти сечения выбираются внутри теплообменных участков.

Для измерения температуропроводности жидкости камеру 12 устанавливают в некотором фиксированном поло20 жении. Перемещая камеру 13 по трубке

9, добиваются уравнивания измеряемых температур и по соотношению расстояний от начала теплообменных участков до сечений, в которых контролируют 25 разность температур, определяют искомую величину.

Измерение необходимо осуществлять только в стационарных условиях теплообмена, т.е. после перемещения зоны воздействия необходимо выдержать некоторое время стабилизации режима, которое определяется по стабилизации показаний нуль-индикатора.

На чертеже показаны два измеряемых расстояния от начала участка теплообмена до сечения, в котором контРолируется температура жидкости:

1х — относится к исследуемой жидкости; 1э — к жидкости сравнения.

Расчетная формула имеет вид

lэ а=а

1х где а — температуропроводность ис- 45 следуемой жидкости; а — температуропроводность жццЭ кости сравнения.

Эта расчетная формула получена при следующих допущениях: напор- 50 ное течение жидкости и процесс теплообмена стационарны, жидкость несжимаема, ее физические свойства постоянны, т.е. не зависят от температуры и давления; течение жидкости стабили — 55 эировано, т.е. профиль скорости не изменяется по длине (участку теплообмена предшествует изотермический успокоительный участок, на протяжении которого формируется профиль ско рости); расход жидкости задан или, что то же самое, известна средняя по сечению скорость жидкости; во входном сечении теплообменного участка температура жидкости постоянна по сечению; температура внутренней поверхности стенки трубы на участке теплообмена .постояннаяф в потоке отсутствуют внутренние йсточники тепла, а количество тепла, выделяющееся вследствие диссипации энергии, пренебрежимо мапо; изменение теплового потока вдоль оси трубы, обусловленное теплопроводностью, мало по сравнению с изменением теплового потока вдоль оси, обусловленным конвекцией.

При этих условиях распределение. избыточной (отсчитанной от температуры стенки трубы) температуры по длине теплообменного участка экспоненциально зайисит от продольной координаты, и в сечениях, где эти температуры равны, справедлива приведенная формула.

При реализации способа используют две одинаковые медные трубки с внутренним диаметром d „ = 4 мм, внешним диаметром 6 мм, длиной

400 мм. Длины теплообменных участков, c ðàçìåùåíHûìè на них водяными рубашками, которые интенсивно омываются о теплоносителем (водой при 20 C) для обеих трубок приняты одинаковыми— равными 200 мм.

В качестве жидкости сравнения применяется толуол, теплофизические характеристики которого изучены довольно точно. Проводят измерения теплофиэических характеристик воды и бенэола в диапазоне температур 300 330 К. Например, для 310 К получены значения температуропроводности:воды — 1,53 ° 10 м /с; бензопа 0,9?х х10 м /с. Анализ показывает, что погрешность измерений составляет

2-3Х.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения температуропроводности. Это достигается тем, что нет необходимости непосредственного измерения температур и их разностей и определения по этих значениях иско" мой величины. Кроме того, в предлагаемом способе отпадает необходимость. измерения среднемассовых тем31386

6 температуры жидкостей на входе в участки теплообмена поддерживают поо тоянными и сопоставляют температуры жидкостей в двух сечениях трубок в пределах участков теплообмена, о тл и ч а ю щ и.й с я тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, температуры сте10 нок трубок на участках теплообмена поддерживают равными и постоянными по участкам, изменяют расстояние между началом участка теплообмена и сечением, в котором контролирует15 ся температура до достижения равенства контролируемых температур, н по соотношению этих расстояний двух учас вков теплообмена судят об искомой величине.

5 16 ператур жидкостей на выходах иэ измерительных участков, что существенно .упрощает процесс измерений. Способ может быть применен для массовых испытаний жидкостей в ограниченном диапазоне изменений температур.

Формула изобретения

Способ определения температуропроводности жидкостей, состоящий в том, что исследуемую жидкость и жидкость сравнения параллельно пропускают с равными расходами через одинаковые трубки равного сечения, обеспечивают отличие температур стенок трубок от температур жидкостей на участках теплообмена, 17

Составитель B.Âåðòîãðàäñêèé

Редактор И.Касарда Техред М.дидык Корректор И.Муска

Заказ 539 Тираж 386 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. Гагари а, 1

fI u

Г га ина 101