Устройство для определения коэффициента теплоотдачи

 

Использование, теплофизические измерения при проведении испытаний и доводке систем охлаждения оптических приборов. Сущность изобретения1 в полости проточного теплообменника коаксиально размещены нагреватель в виде газоразрядной лампы и цилиндрический экран из кварцевого стекла. На внешней поверхности нагревателя и экрана закреплены соответственно первая и четвертая термопары. Вторая и третья термопары установлены во входном и выходном патрубках теплообменника Первая термопара фиксирует темп ературу Twi поверхности, обусловленную воздействием конвективной и лучистой составляющих теплЪвого потока от нагревателя. Четвертая термопара регистрирует температуру Тш, вызванную только воздействием излучателя от нагревателя. Температура Tf охлаждающей жидкости измеряется второй и третьей термопарами, В измерительном блоке по показаниям термопар вычисляется коэффициент теплоотдачи, с учетом поправки, на дополнительный нагрев первой термопары лучистой составляющей теплового потока. 1 ил сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751839/10 (22) 23.10.89 (46) 15,07.92. Бюл. М 26 (71) Казанский химико-технологический институт им. С.М.Кирова (72) К.P.Øàíãàðååâ, Ю.Н.Абрамов, Е.А.Цветков, А.В.Зубков и И,Ю.Абрамов (53) 536.244(088.8) (56) Теоретические основы теплотехники.

Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под ред, В,А,Григорьева и В,M.Çîðèна, M.; Энергоатомиздат, 1988, с.469.

Хаузен Х. Теплоотдача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе, М,:Энергоиздат, 1982, с,19-20, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭ Ф Ф ИЦИЕ НТА ТЕПЛООТДАЧИ (57) Использование: теплофизические измерения при проведении испытаний и доводке систем охлаждения оптических приборов.

Сущность изобретения, в полости проточноИзобретение относится к технике теплофизических измерений и может быть использовано при проектировании, испытаниях и доводке систем охлаждения оптических приборов и комплексов, в частности лазерных установок.

Известно устройство для определения коэффициента теплоотдачи в теплообменниках, содержащее обогреваемую трубу, через которую проходит охлаждающая жидкость, термопару на выходе трубы и блок регистрации.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения коэффициента теплоотдачи, которое содержит источник теплового Ы „„1747956A 1 (51)л G 01 К 17/20 17 92

ro теплообменника коаксиально размещены нагреватель в виде газоразрядной лампы и цилиндрический экран йз кварцевого стекла. На внешней поверхности нагревателя и экрана закреплены соответственно первая и четвертая термопары, Вторая и третья термопары установлены во входном и выходном патрубках теплообменника, Первая термопара фиксирует температуру

Tw< поверхности, обусловленную воздействием конвективной и лучистой составляющих теплового потока от нагревателя.

Четвертая термопара регистрирует температуру Tw2, вызванную только.воздействием излучателя от нагревателя. Температура

Тг охлаждающей жидкости измеряется второй и.гретьей термопарами, В измерительном блоке по показаниям термопар вычисляется коэффициент теплоотдачи, с учетом поправки на дополнительный нагрев первой термопары лучистой составляющей теплового потока. 1 ил.

4 потока с распол»ожейной на его йоверхности термопарой, помещенйи в цилйндр с жидкостью и двумя" термопарами на его входе и выходе, расходомер и блок регистрации, Недостатком известного устройства яв- 0 ляется низкая точность определения коэффициента теплоотдачи, обусловленная тем, .р что наряду с измерением температуры, вызванной конвективной составляющей потока, термопара за счет поглощения лучистой составляющей дает завышенное значение температуры по сравнению с непоглощающей поверхностью источника теплового rioтока, если в качестве источника потока используется источник лучисто-конвективного потока энергии.

1747956

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента теплоотдачи.

Поставленная цель достигается тем. что в устройство для определения коэффициента теплоотдачи, содержащее нагреватель в виде источника излучения с закрепленной на его внешней поверхности первой термопарой, размещенный в полости цилиндрического теплообменника, во входном и выходном патрубках которого установлены вторая и третья термопары для измерения температуры охлаждающей среды, и измерительный блок, к которому подключены термопары, введен цилиндрический экран из кварцевого стекла с четвертой термопарой, закрепленной на его внешней поверхности, размещенный коаксиально нагревателю, выполненному в виде газоразрядной лампы, с образованием кольцевого проточного канала для охлаждающей среды, при этом внутренний диаметр

d1 теплообменника, внешний dz-и внутренний бз диаметры цилиндрического экрана и диаметр нагревателя dä связаны между собой соотношением di - 62 = бз - d4

2 2 2 2

Наличие цилиндрического экрана из кварцевого стекла с четвертой термопарой, закрепленнОй на его внешней поверхности, размещенного коаксиально нагревателю, выполненному в виде газоразрядной лампы с образованием кольцевого проточного канала для охлаждающей среды обеспечивает определение коэффициента теплоотдачи с повышенной точностью.

На чертеже изображено устройство, об щий вид, Устройство содержит последовательно соединенные резервуар 1 с жидкостью, насос 2, расходомер 3, теплообменник 4, а также блок 5 регистрации. Теплообменник

4 состоит из цилиндра 6, источник 7 излуче- ния лучисто-конвективного потока с размещенной на его поверхности термопарой 8 и цилиндрического экрана 9 из кварцевого стекла с установленйой íà его внешней tioверхйости термопарой 10. а также термопар .11 и 12 на входном и выходном патрубках .теплообменника 4.

Термопары 8 и 10 имеют одинаковые радиационйо-оптические свойства тепловоспринимающих поверхностей, а диаметр цилиндра 6 (d1), внешний (dz) и внутренний (оз) Диэметры цилиндрического экрана и диаметр нагревателя (d4) связаны между собой соотношением б1 d2 = d3 d4

Устройство работает следующим образом.

Охлаждающая жидкость из резервуара

1 насосом 2 подается через расходомер 3 в теплообменник 4, охлаждая газоразрядную лампу 7. Температура Tw>, вызванная по5 глощением конвективной и лучистой составляющих теплового потока, выделенных при работе газоразрядной лампы 7, регистрируется термопарой 8. Далее охлаждающая жидкость попадает в полость между цилин10 дром 6 и цилиндрическим экраном 9 и посту.пает обратно в резервуар 1. Слой жидкости между газоразрядной лампой 7 и цилиндри- ческим экраном 9 служит тепловым фильтром, который задерживает конвективную

15 составляющую теплового потока и пропускает лучистую составляющую, Температура Twz, вызванная воздействием лучистой составляющей, фиксируется термопарой 10. Соотношение (1) диаметров га20 зоразрядной лампы 7, цилиндрического экрана 9 и цилиндра 6 обеспечивает одинаковые гидромеханические условия обтекания охлаждающей жидкостью термопар 8 и

10. Температура охлаждающей жидкости Tf

25 оегистрируется термопарами 11 и 12. Сбор и обработка первичной информации ведутся блоком 5 регистрации, Температура, вызванная поглощением воспринимающей поверхностью термопэры лучистой состав30 ляющей теплового потока и находящейся в среде с температурой Т, определяется как

bT = Twz - Тг. Полученная поправка используется для нахождения мстинной температуры поверхности газоразрядной лампы 7, 35 Коэффициент теплоотдачи для теплообменных устройств с лучисто-конвективным потоком энергии рассчитывается по формуле

9» ао Т„„, ДТ где ЛТ = Twz - Tr;

Tw> — температура поверхности источника теплового патока, С;

45 Twz —,температура, вызванная излучением источника теплового потока, С;

Тг — температура охлаждающей жидкости, С; ох — удельный конвективный тепловой

50 „»K,a,g .

Таким образом, предлагаемое устройство для определения коэффициента теплоотдачи позволяет по сравнению с известным

55 повысить точность определения коэффици ента теплоотдачи для теплообменников с источниками лучисто-конвективного потока энергии, выбрать оптимальные конструктивные параметры сисгем охлаждения рас1747956 сматриваемых устройств, повысить их надежность и долговечность, Формула изобретения

15 д1 -d2 =бэ -04, Ф 12

Составитель А.Зубков

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор С.Черни

Редактор А,Огар

Заказ 2496 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Устройство для определения коэффициента теплоотдачи, содержащее нагреватель в виде источника излучения с закрепленной на его внешней поверхности первой термопарой, размещенный в полости цилиндрического теплообменника, во входном и выходном патрубках которого установлены вторая и третья термопары для измерения температуры охлаждающей среды; и измерительный блок, к которому подключены термопары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введен цилиндрический экран из кварцевого стекла с четвертой термопарой, закрепленной на

5 его внешней поверхности, размещенный коаксиально нагревателю, выполненному в виде газоразрядной лампы, С образованием кольцевого проточного канала для охлаждающей среды, при этом внутренний диаметр di

10 теплообменника, внешний dz и внутренний дэ диаметры цилиндрического экрана и диаметр нагревателя dp связаны между собой соотношением