Лабораторная установка по технической термодинамике


 


Владельцы патента RU 2369912:

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Лабораторная установка по технической термодинамике предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника». Цилиндрический корпус с днищем выполнен из латуни и установлен вертикально. Внутри корпуса по оси установлена трубка с верхним сужающимся патрубком, содержащая электронагреватель, смеситель потока и термопару. ЛАТР и ваттметр установлены вне корпуса. Корпус снабжен кольцевой полостью, образованной наружной и внутренней стенками, открытой сверху и заполненной водой с тающим льдом, и краном для выпуска воды. Внутренняя трубка выполнена стеклянной с открытой и зауженной нижней частью и установлена на проволочную подставку в основании корпуса. Смеситель потока установлен после электронагревателя и изготовлен из слюды в виде диска с отверстиями. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения скорости потока воздуха и уменьшение погрешности опыта. 1 ил.

 

Лабораторная установка по термодинамике предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника».

Известна лабораторная установка по термодинамике, содержащая корпус в виде вертикально установленной трубы с установленным в нем электронагревателем, смесителем потока, установленным за нагревателем, автотрансформатором и ваттметром, на корпусе со стороны его внешней поверхности нанесена тепловая изоляция, труба корпуса в средней части и выходной патрубок выполнены сужающимися (патент №2202107, С2, дата приоритета 04.06.2001, дата публикации 10.04.2003, авторы Енютина Т.А. и др., RU БИ №10, 2003).

Недостатком установки является низкая эффективность процесса теплообмена между потоком воздуха и поверхностью электронагревателя вследствие малой площади контакта.

Наиболее близким техническим решением, является лабораторная установка по теплопередаче, у которой вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит внутреннюю и наружную трубы, помещенные одна в одну, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит установленные в нижней части электронагреватель, присоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, в верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха, нижний и верхний патрубки для ввода термопар (заявка №2006138755/06/042266, прототип).

Недостатком прототипа является невысокая эффективность процесса теплообмена между потоком воздуха и поверхностью нагревателя вследствие малой площади контакта.

Задачей лабораторной установки по технической термодинамике является повышение ее эффективности за счет повышения скорости движения потока воздуха и увеличения разности температур.

Для решения поставленной задачи в лабораторной установке по технической термодинамике, содержащей цилиндрический корпус с днищем, выполненный из латуни и установленный вертикально, внутри которого по оси установлена трубка с верхним сужающимся патрубком, содержащая электронагреватель, смеситель потока и термопару, вне корпуса установлены ЛАТР и ваттметр, согласно изобретению цилиндрический корпус снабжен кольцевой полостью, образованной наружной и внутренней стенками, открытой сверху и заполненной водой с тающим льдом, и краном для выпуска воды, внутренняя трубка выполнена стеклянной с открытой и зауженной нижней частью, установлена на проволочную подставку в основании корпуса, а смеситель потока установлен после электронагревателя и изготовлен из слюды в виде диска с отверстиями.

Данная установка позволяет увеличить скорость движения воздуха за счет создания сначала нисходящего потока, охлажденного у стенок внутренней полости, заполненной водой с тающим льдом, а затем восходящего потока, нагреваемого во внутренней трубе электронагревателем. При этом отпадает необходимость нанесения тепловой изоляции на корпус лабораторной установки. Увеличение расхода потока позволяет повысить точность измерения скорости и уменьшить погрешность опыта. Выполнение внутренней трубки стеклянной позволяет визуально наблюдать термодинамический процесс.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема лабораторной установки по технической термодинамике.

Заявленная лабораторная установка по технической термодинамике содержит цилиндрический корпус 1 с днищем, выполненный из латуни и установленный вертикально. Цилиндрический корпус 1 снабжен кольцевой полостью 2, образованной наружной и внутренней стенками цилиндрического корпуса 1, открытой сверху и заполненной водой с тающим льдом, и краном 3 для выпуска воды.

Внутренняя трубка 4 находится в центре цилиндрического корпуса 1. Внутри внутренней трубки 4 смонтирован электронагреватель 5, мощность которого устанавливается ЛАТРом 6 и контролируется ваттметром 7. Внутренняя трубка 4 выполнена стеклянной с открытой и зауженной нижней частью, установлена на проволочную подставку 8 в основании цилиндрического корпуса 1.

Смеситель потока 9 установлен после электронагревателя 5, изготовлен из слюды в виде диска с отверстиями и предназначен для выравнивания температуры воздуха перед измерением с помощью термопары 10. Верхняя часть внутренней трубки 4 имеет суживающийся патрубок 11 для удобства измерения скорости потока электронным анемометром.

Кольцевая полость 2 заполняется водой с тающим льдом и предназначена для создания нисходящего движения воздуха при его охлаждении вблизи холодной стенки кольцевой полости 2. Выпуск воды производится через кран 3.

Установка работает следующим образом.

Кольцевая полость 2 заполняется водой с тающим льдом. Затем включают электронагреватель 5 в сеть и устанавливают требуемую мощность с помощью ЛАТРа 6 и ваттметра 7. Воздух из помещения поступает в установку в пространство между внутренней стеклянной трубкой 4 и кольцевой полостью 2, где охлаждается и движется сверху вниз. Далее поток направляется внутрь внутренней стеклянной трубки 4, где нагревается за счет подвода теплоты от электронагревателя 5, при этом возникает восходящее движение. Воздух проходит через смеситель потока 9, в результате чего температура выравнивается и измеряется термопарой 10. Затем поток выходит через суживающийся патрубок 11 и его скорость определяется электронным анемометром.

Температура окружающего воздуха определяется термометром. Лабораторная установка изготовлена на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» института градостроительства, управления и региональной экономики Сибирского федерального университета и показала следующие преимущества: проста по конструкции, наглядна, экономична, быстро выходит на режим, не требует применения вентилятора и наличия теплоизоляции.

Лабораторная установка по технической термодинамике, содержащая цилиндрический корпус с днищем, выполненный из латуни и установленный вертикально, внутри которого по оси установлена трубка с верхним сужающимся патрубком, содержащая электронагреватель, смеситель потока и термопару, вне корпуса установлены ЛАТР и ваттметр, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус снабжен кольцевой полостью, образованной наружной и внутренней стенками, открытой сверху и заполненной водой с тающим льдом, и краном для выпуска воды, при этом внутренняя трубка выполнена стеклянной с открытой и зауженной нижней частью, установлена на проволочную подставку в основании корпуса, а смеситель потока установлен после электронагревателя и изготовлен из слюды в виде диска с отверстиями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лабораторным установкам и предназначено проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника».

Изобретение относится к области демонстрационных средств в области физики и предназначено для демонстрации процесса теплопроводности в ферромагнетиках, помещенных в магнитное поле.

Изобретение относится к установке, предназначенной для демонстрации изотермического процесса в процессе обучения. .

Изобретение относится к лабораторной технике и предназначено для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника», а также по разделу «Влажный воздух».

Изобретение относится к учебно-лабораторному оборудованию и может быть использовано при проведении лабораторных работ по физике и теплотехнике. .

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий. .

Изобретение относится к учебно-лабораторному оборудованию и может быть использовано в курсе технической термодинамики при проведении лабораторной работы по обратным циклам и процессам, происходящим во влажном воздухе.

Изобретение относится к учебно-лабораторному оборудованию для проведения практических работ по физике и может быть использовано для изучения и экспериментальной проверки различных состояний газа.

Изобретение относится к области термодинамики применительно к поведению микрочастиц вещества в тепловом поле и может быть использовано для установления природы их хаотического движения в вакууме

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по разделу «Влажный воздух» дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теплотехника»

Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по разделу «Влажный воздух» дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теплотехника»

Стенд предназначен для моделирования рабочих процессов в тепловом двигателе для оптимизации режимов и элементов конструкции. Стенд включает корпус, рабочее тело в виде смеси газового и жидкого компонентов, емкость для размещения рабочего тела в виде системы камер, сообщающихся между собою посредством магистралей и управляющих элементов в виде клапанов, поршень, установленный в одной из камер с возможностью перемещения и образования надпоршневой и подпоршневой полостей, шатун, связанный механически с поршнем и маховиком, и теплообменник. Дополнительная камера сообщена через основной блок теплообменника с надпоршневой полостью, блок управления подачей жидкого компонента рабочего тела связан с блоком управления системой охлаждения теплообменника и с клапаном для подачи рабочего тела в дополнительную камеру, блок управления системой охлаждения теплообменника связан с клапаном для подачи жидкого компонента рабочего тела в основной блок теплообменника, а блок управления заполнением камер подключен к блоку управления подачей жидкого компонента рабочего тела и к магистрали для подачи рабочего тела из бака-накопителя в дополнительную камеру. Техническим результатом изобретения является моделирование теплового процесса с участием рабочего тела в виде моновещества. 6 ил.
Наверх