Устройство для определения коэффициента теплопередачи теплоизолированной поверхности

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям. Устройство для определения коэффициента теплопередачи содержит теплоизолированный корпус, теплоэлектронагреватель, микроэлектровентилятор, терморегулятор. Теплоэлектронагреватель, микроэлектровентилятор и чувствительный элемент терморегулятора размещены внутри теплоизолированного корпуса. Электродвигатель вентилятора и терморегулятор закреплены на внешней стороне теплоизолированного корпуса. Выход теплоэлектронагревателя служит для подключения к электросчетчику. Такое выполнение устройства позволяет повысить точность определения коэффициента теплопередачи теплоизолированных конструкций, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности. 1 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повысить точность определения коэффициента теплопередачи теплоизолированных конструкций, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности.

Известен тепломер, содержащий дифференциальную термобатарею, спаи которой размещены на торцах теплопроводящей пластины (а.с. СССР N 1545103, кл. G 01 K 17/08).

Известно также устройство для измерения нестационарного теплового потока, содержащее датчик теплового потока с термочувствительным элементом, подключенным через усилитель к входу сумматора и закрепленным на его лицевой поверхности термоэлектрическим преобразователем (а.с. СССР N 958880, кл. G 01 K 17/08, 1982).

Однако, данные устройства не дают возможности определения величины теплового потока и коэффициента теплопередачи теплоизолированных ограждений, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности.

В дополнение, данным устройствам необходимо длительное время для вхождения в стационарный режим теплообмена.

Предлагаемое устройство для определения коэффициента теплопередачи теплоизолированной поверхности дает возможность определять локальные значения коэффициента теплопередачи теплоизолированных конструкций, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности.

Задача изобретения - повышение точности определения коэффициента теплопередачи и расширение технологических возможностей устройства за счет более простой конструкции, что позволяет расширить диапазон применения устройства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что оно содержит теплоизолированный корпус с расположенными в нем теплоэлектронагревателем, микроэлектровентилятором, чувствительным элементом терморегулятора, при этом выход теплоэлектронагревателя служит для подключения к электросчетчику, а электродвигатель вентилятора и терморегулятор закреплены на внешней стороне теплоизолированного корпуса.

При исследовании отличительных признаков описываемого устройства не выявлено каких-либо аналогичных известных решений, касающихся использования традиционных конструкций устройств при определении коэффициента теплопередачи поверхностей, облицованных материалами с большим коэффициентом теплопроводности, а также устройств с возможностью локальных измерений всей теплоизолированной поверхности охлаждаемого объема (холодильных камер, трюмов судов).

На чертеже схематически представлено описываемое устройство для экспериментального определения коэффициента теплопередачи.

Оно содержит теплоизолированный корпус 1, внутри которого размещены теплоэлектронагреватель (ТЭН) 2, микроэлектровентилятор (ЭВ) 3, чувствительный элемент 4 терморегулятора (ТР) 5.

Устройство дополняет стандартный измеритель температур.

Микроэлектровентилятор служит для поддержания температуры внутри устройства на постоянном уровне.

Устройство работает следующим образом.

Устройство располагают на наружной стороне теплоизолированной поверхности. При температуре наружной поверхности (t_н) больше температуры устройства (t_устр.) и больше температуры внутренней (t_в.) стороны теплоизоляции, после установления стационарного режима теплообмена измеряют температуру воздуха наружной стороны устройства и температуру воздуха внутренней стороны, которые определяют величину теплового потока: qF = K_устр. · F_устр.(t_н-t_устр.) = K_из. · F_из.(t_устр.-t_в.), где K_из. - коэффициент теплопередачи теплоизолированной поверхности; K_устр. - коэффициент теплопередачи устройства; F_из. - площадь теплоизолированной поверхности; F_устр. - площадь поверхности устройства, м²; Величины F_из., F_устр., K_устр. - известные, тогда: При расположении устройства с внутренней стороны теплоизолированной поверхности, после установившегося режима теплообмена тепловой поток определяют по формуле: qF = K_из. · F_из.(t_н-t_устр.) = K_устр. · F_устр.(t_устр.-t_в.)
тогда

При включении ТЭН, при наличии разности температур с обеих сторон теплоизолированной поверхности, (t_н. < t_в.) после установившегося режима теплопередачи, тепловой поток соответствует расходу электроэнергии, который определяется количеством потребленной энергии: q_из. = q_эл..

Тогда

где q_из. - количество тепловой энергии теплоизолированной поверхности;
q_эл. - количество потребленной энергии.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять коэффициент теплопередачи в любых точках теплоизолированной конструкции.

А также позволяет определять его в условиях рабочего режима эксплуатируемых установок (рефрежераторных трюмов, камер холодильников).

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента теплопередачи, отличающееся тем, что оно содержит теплоизолированный корпус, внутри которого размещены теплоэлектронагреватель, микроэлектровентилятор, чувствительный элемент терморегулятора, при этом выход теплоэлектронагревателя служит для подключения к электросчетчику, а электродвигатель вентилятора и терморегулятор закреплены на внешней стороне теплоизолированного корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1