Устройство для определения коэффициента теплоотдачи поверхности

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повысить точность определения коэффициента теплоотдачи за счет использования пневматического метода измерения температуры, позволяющего непосредственно определять среднюю температуру поверхности теплообменника . В корпусе 2 с патрубками подвода 3 и отвода 4 охлаждающей воды размещен элемент 5 теплообменника, подключенный патрубком 6 к источнику пара высоких параметров и снабженный патрубком 7 отвода конденсата Коаксиально элементу 5 теплообменника находится цилиндрическая камера 9, образованная герметично соединенной с торцами корпуса 2 перегородкой. Камера 9 разделена на два герметичных отсека 11 и 12, заполненных ггзом и подсоединенных к первому дифференциальному манометру 13 Герметичный отсек 11 расположен вне корпуса 2 устройства и охлаждается воздухом На патрубках подвода и отвода охлаждающей воды установлены внешние герметичные газовые отсеки 14 и 15, подсоединенные к второму дифференциальному манометру 16. По измеренным отношению разностей давлений на входах манометров 13 и 16, а также расходу охлаждающей воды определяют коэффициент теплоотдачи. 2 ил. V 6

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 К 17/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«:а

&оа фиг1 (21) 4676136/10 (22) 11.04.89 (46) 15.04.91. Бюл. М 14 (71) Горьковский политехнический институт (72) P.M.Ëàïøèí и Г.Ю.Макаров (53) 536.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hL 265497, кл. G 01 К 17/06, 1970.

Авторское свидетельство СССР

N 728005, кл. G 01 К 17/06, 1980, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА TEПЛООТДАЧИ ПОBEРХНОСТИ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повысить точность определения коэффициента теплоотдачи за счет использования пневматического метода измерения температуры, позволяющего непосредственно определять среднюю температуру поверхности теплообменника. В корпусе 2 с патрубками подвода

„„5U„„1642276 А1

3 и отвода 4 охлаждающей воды размещен элемент 5 теплообменника, подключенный патрубком 6 к источнику пара высоких параМ8ТроВ и снабженный патрубком 7 отвода конденсата. Коаксиально элементу 5 теплообменника находится цилиндрическая камера 9, образованная герметично соединенной с торцами корпуса 2 перегородкой. Камера

9 разделена на два герметичных отсека 11 и

12, заполненных газом и подсоединенных к первому дифференциальному манометру

13, Герметичный отсек 11 расположен вне корпуса 2 устройства и охлаждается воздухом, На патрубках подвода и отвода охлаждающей воды установлены внешние герметичные газовые отсеки 14 и 15, подсоединенные к второму дифференциальному манометру 16. По измеренным отношению разностей давлений на входах манометров 13 и 16, а также расходу охлаждающей воды определяют коэффициент теплоотдачи. 2 ил.

1642276

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может найти применение для исследования процесса теплообмена при стационарном движении жидкости или газа в канале различной конфйгурэции, преимущественно в условиях конденсации пэров жидкостей.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 изображено описываемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2— разрез А-А на фиг.1.

Устройство 1 для экспериментального определения коэффициента теплоотдачи содержит водоохлэждаемый корпус 1 с трубопроводами подвода 3 и отвода 4 охлаждающей воды. В корпусе 2 соосно размещен отрезок трубы теплообменника 5 с толщиной стенок д, . Элемент 5 изготовлен иэ материала, коэффициент теплопроводности которого ill, и подключен концом 6 к источнику пара высоких параметров, а концом 7 — к патрубку 8 отвода конденсата, В корпусе 2 коаксиально отрезку трубы теплообменника размещена цилиндрическая камера 9, образованная герметично соединенной с торцовыми стенками корпуса 2 перегородкой, с зазором относительно weмента 5 дг и коэффициентом теплопроводности заполняющего ее газа i, Камера 9 снабжена перегородкой 10, которая делит ее на два герметичных отсека 1 1 и 12. Отсек

11 расположен на отрезке трубы теплообменника вне корпуса 2, Отсеки 11 и 12 заполнены газом и подсоединены к дифференциальному манометру 13. На трубопроводах 3 и 4 размещены внешние герметичные тороидальные газовые полости 14 и 15, которые подсоединены к дифференциальному манометру 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением коэффициента теплоотдачи отсеки 11, 12, 14, 15 заполняют газом с одинаковыми температурой и давлением, В элемент 5 теплообменника подают пар высоких параметров, а в корпус 2— охлаждающую воду, После установления в нем стационарного режима теплообмена фиксируют разность давлений в газовых отсеках Л Pi,, Л Pz соответствующими манометрами и расход охлаждающей воды

Goxn.

По закону Ньютона-Рихмана средний по поверхности коэффициент теплоотдачи при конденсации будет

a - Q / F (to t< ), где ct — коэффициент теплоотдачи;

1, — температура поверхности; тв — температура насыщенного пара;

F — площадь поверхности;

5 Q — количество теплоты, воспринятое холодным теплоносителем, согласно уравнению теплового баланса (3) где tr — средняя температура газа в камере 9; дг — толщина газовой полости камеры 9; дст — толщина стенки элемента 5; .4, Яст — коэффициенты теплопроводности газа и стенки.

Подставив (2) и (3) в (1), получим

1. (4)

222

Температура газа в отсеках 11, 14, 15 (при отсутствии теплообмена с наружных

СТЕНОК КаМЕР) бУДЕт РаВНа tn, tax живых COOTветственно.

При постоянном объеме газа зависимость его давления от температуры опреде40 ляется выражением

Рн 1+

+. 1н или

Р 1+ тн 1

Р У, (5) (6) где Рн и Р— давление газа в камере, соответствующее температуре tu в момент заполнения камеры газом и температуре газа в момент измерения;

P — термический коэффициент давления.

Таким образом, если камеры 11, 12, 14, 15 в начальный момент заполнения газом с одними и теми же давлением Рн и температурой t<, то, подставив (6) в (4), получим вы ражение для определения по результатам измерений коэффициента теплоотдачи

0 = Goxn Ср (tвых твх)

10 где Goxn Ср расход и теплоемкость охлаждающей воды:

1вых, твх — температура выхода и входа охлаждающей воды.

15 Согласно закону теплопроводности температура поверхности предлагаемого устройства (фиг.2) будет

1642276 мость вычисления среднего коэффициента теплоотдачи по замеренным точкам, что вносит значительные погрешности.,4 -A

Юла

Яст я фиг. 2

Составитель Е. Рязанцев

Редактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо

Заказ 1139 Тираж 386 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Изобретение направлено на уменьшение методических погрешностей измерения, причем в качестве термодатчиков используются герметичные тороидальные полости, заполненные газом и представля- 10 ющие собой термобаллоны газовых термометров. Организация газовой полости только на теплопередающей поверхности (отсек 12) беэ замены термопар или других датчиков температуры, измеряющих темпе- 15 ратуру пара, входа и выхода охлаждающей среды; ведет к необходимости измерять давление и температуру газа, заполняющего отсек 12 в начальный момент времени.

Размещение термобаллонов (газовых поло- 20 стей) на трубопроводе, подводящем пар, и трубопроводах подвода и отвода охлаждаю.щей среды позволяет измерять отношение разности давлений непосредственно в этих отсеках Л Р1/Л Р вне зависимости от 25 начального давления и температуры газа, заполняющего отсеки, а также его термического коэффициента давления.

Измерение с помощью описываемого устройства сразу дает средний коэффици- 30 внт теплоотдачи по поверхности отрезка трубы теплообменника. Измерение температур термопарами вызвало бы необходиФормула изобретения

Устройство для Определения коэффициента теплоотдачи поверхности, содержащее цилиндрический корпус с торцовыми крышками и патрубками подвода и отвода охлаждающей жидкости, в котором соосно размещен отрезок трубы теплообменника, снабженный патрубками подвода пара и отвода конденсата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя дифференциальными манометрами и размещенной внутри корпуса цилиндрической перегородкой, герметично скрепленной с его торцовыми крышками, а патрубок подвода конденсата и патрубки подвода и отвода охлаждающей жидкости снабжены отрезками труб большегодиаметра с торцовыми крышками, образующими соответственно первую, вторую и третью герметичные тороидальные полости, заполненные термометрическим газом так же, как и пространство между отрезком трубы теплообменника и цилиндрической перегородкой, которое связано с. одним из входов первого дифференциального манометра, другой вход которого соединен с первой герметичной полостью, а вторая и третья герметичные полости соединены с входами второго дифференциального манометра.