Лабораторная установка по теплопередаче

Лабораторная установка по теплопередаче предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника». Технический результат заключается в повышении эффективности нагревания потока воздуха, что повышает точность измерения теплового потока. Лабораторная установка по теплопередаче содержит корпус, наружная часть которого снабжена кольцевой емкостью, заполненной водой со льдом, с патрубком для слива воды. Во внутренней части корпуса, соответственно снизу и сверху, расположены связанные между собой входная и выходная трубы движения потока горячего воздуха, а внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой, во входной трубе установлен электронагреватель, присоединенный к ваттметру и ЛАТРу, находящимся снаружи, над электронагревателем установлен смеситель потока, при этом входная и выходная трубы потока горячего воздуха и межтрубное пространство корпуса оснащены патрубками для ввода термопар. Входная и выходная трубы потока горячего воздуха выполнены с уширенными камерами, соединенными между собой четырьмя трубками, при этом корпус дополнительно снабжен крышкой и плотно установленными в нем сверху и снизу трубными досками, в которых установлены соединительные трубки, а уширенные камеры образованы внутренними стенками корпуса, трубными досками, крышкой (16) и днищем корпуса. 2 ил.

 

Лабораторная установка по теплопередаче предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Тепломассообмен» и «Теплотехника».

Известна лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, выполненный прямоугольным из оргстекла в виде двух камер, входной и выходной, при этом на внешней поверхности выходной камеры смонтирован сосуд Дьюара, содержащий воду с тающим льдом, внешняя стенка входной камеры выполнена из алюминиевой фольги, перед которой установлена панель с лампами накаливания, входная и выходная камеры отделены поверхностью нагрева, изготовленной из алюминиевой фольги и закрепленной на рамке, входная камера в верхней части и выходная камера в нижней части закрыты крышками, в которых установлены стеклянные патрубки, имеющие сужение в нижней части (Патент №2271509, С2, дата приоритета 13.15.2004, дата публикации 10.03.2006, авторы Енютина Т.А. и др., RU).

Недостатком известной лабораторной установки является малая поверхность нагрева теплообменника, что приводит к низкой точности измерения теплового потока.

Известна лабораторная установка по теплопередаче, принятая за прототип, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, выполненный из латуни, который 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 частях установлены нижний и верхний смесители воздуха, а также нижний и верхний патрубки для ввода термопар, наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком для ввода термопары, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива воды (Патент №2359193, С2, дата приоритета 02.11.2006, дата публикации 20.06.09, авторы Енютина Т.А. и др., RU, прототип).

Недостатком прототипа является малая поверхность нагрева теплообменника, что приводит к низкой точности измерения теплового потока.

Задачей изобретения является повышение точности измерения теплового потока за счет интенсивности процесса теплопередачи в противоточном теплообменнике.

Для решения поставленной задачи лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, наружная часть которого снабжена кольцевой емкостью, заполненной водой со льдом, с патрубком для слива воды, во внутренней части корпуса, соответственно снизу и сверху, расположены связанные между собой входная и выходная трубы движения потока горячего воздуха, а внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой, во входной трубе установлен электронагреватель, присоединенный к ваттметру и ЛАТРу, находящимся снаружи, над электронагревателем установлен смеситель потока, при этом входная и выходная трубы потока горячего воздуха и межтрубное пространство корпуса оснащены патрубками для ввода термопар, согласно изобретению, входная и выходная трубы потока горячего воздуха выполнены с уширенными камерами, соединенными между собой четырьмя трубками, при этом корпус дополнительно снабжен крышкой и плотно установленными в нем сверху и снизу трубными досками, в которых установлены упомянутые соединительные трубки, а уширенные камеры образованы внутренними стенками корпуса, трубными досками, крышкой и днищем корпуса, при этом внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой в верхней части посредством патрубка.

Увеличение поверхности нагрева аппарата за счет применения четырех труб, вместо одной, позволяет увеличить температуру нагреваемого воздуха, выходящего из установки, что повышает точность измерения теплового потока за счет интенсивности процесса теплопередачи в противоточном теплообменнике.

На фиг.1 представлен общий вид лабораторной установки по теплопередаче; на фиг.2 - схема изменения температуры по поверхности нагрева установки с противотоком.

Лабораторная установка по теплопередаче содержит корпус 1, выполненный из латуни. Наружная часть корпуса снабжена кольцевой емкостью 2, заполняемой водой с тающим льдом, и патрубком 3 для слива воды, установленным в нижней части емкости. Во внутренней части корпуса 1, соответственно снизу и сверху, расположены связанные между собой входная 4 и выходная 5 трубы движения потока горячего воздуха. Во входной трубе 4 установлен электронагреватель воздуха 6, присоединенный к ваттметру 7 и ЛАТРу 8, находящимся снаружи. Над электронагревателем 6 установлен смеситель потока 9. Входная 4 и выходная 5 трубы потока горячего воздуха и межтрубное пространство корпуса оснащены патрубками для ввода термопар 10, 11, 12. Термопара, устанавливаемая в патрубке 10, предназначена для определения температуры t/1 горячего потока воздуха на входе после смесителя потока 9. Термопара в патрубке 11 измеряет температуру t//1 горячего потока на выходе. Термопара в патрубке 12 определяет температуру t//2 потока в межтрубном пространстве на выходе. Входная 4 и выходная 5 трубы потока горячего воздуха выполнены с уширенными камерами 13, 14, соединенными между собой четырьмя трубками 15, равномерно расположенными в межтрубном пространстве корпуса. При этом корпус 1 снабжен крышкой 16 и плотно установленными в нем сверху и снизу трубными досками 17, в которых установлены путем тугой посадки соединительные трубки 15, а уширенные камеры 13, 14 образованы внутренними стенками корпуса 1, трубными досками 17, крышкой 16 и днищем 18 корпуса. Внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой в его верхней части посредством входного патрубка 19.

Лабораторная установка по теплопередаче работает следующим образом. Кольцевую емкость 2 наружной части корпуса 1 заполняют водой со льдом. Включают в сеть электронагреватель 6 и устанавливают требуемую мощность с помощью ЛАТРа 8 и ваттметра 7. Нагретый воздух за счет свободной конвекции движется вверх, перемешивается смесителем потока 9, после чего его температура t/1 измеряется термопарой в патрубке 10. Нагретый воздух движется по трубкам 15 и выходит в атмосферу через выходной патрубок 11, в котором термопарой определяется его температура t//1. Через входной патрубок 19 воздух помещения с температурой t//2 поступает в межтрубное пространство лабораторной установки, где охлаждается, движется вниз, омывая трубки 15. Выход холодного потока с температурой t//2 происходит через выходной патрубок 12, в котором установлена термопара. Скорости воздуха определяют с помощью электронного анемометра, который помещают вблизи входного патрубка 19 и выходного 12 холодного и горячего потоков. По величине скорости вычисляют массовые расходы потоков. Поверхность нагрева аппарата F, м2, равна суммарной внутренней поверхности трубок 15.

Полученные результаты позволяют составить уравнение теплового баланса и вычислить коэффициент теплопередачи.

Приведенная на фиг.2 схема отражает распределение температуры по поверхности нагрева для противоточного теплообменника, где t/1 и t//1 - температуры горячего потока на входе и выходе, t/2 и t//2 - температуры холодного потока на входе и выходе.

Лабораторная установка изготовлена на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» института градостроительства, управления и региональной экономики Сибирского федерального университета и имеет следующие преимущества: проста по конструкции, наглядна, дешева, позволяет быстро выходить на режим, изменяя температуру нагретого воздуха t/1, не требует применения вентилятора.

Лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, наружная часть которого снабжена кольцевой емкостью, заполненной водой со льдом, с патрубком для слива воды, во внутренней части корпуса соответственно снизу и сверху расположены связанные между собой входная и выходная трубы движения потока горячего воздуха, а внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой, во входной трубе установлен электронагреватель, присоединенный к ваттметру и ЛАТРу, находящимся снаружи, над электронагревателем установлен смеситель потока, при этом входная и выходная трубы потока горячего воздуха и межтрубное пространство корпуса оснащены патрубками для ввода термопар, отличающаяся тем, что входная и выходная трубы потока горячего воздуха выполнены с уширенными камерами, соединенными между собой четырьмя трубками, при этом корпус дополнительно снабжен крышкой и плотно установленными в нем сверху и снизу трубными досками, в которых установлены упомянутые соединительные трубки, а уширенные камеры образованы внутренними стенками корпуса, трубными досками, крышкой и днищем корпуса, при этом внутреннее межтрубное пространство корпуса связано с атмосферой в верхней части посредством патрубка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплотехнике и может быть применено в устройствах для аккумулирования холода и/или тепла. .

Изобретение относится к теплообменным устройствам, в которых используется материал с легко изменяющимися фазовыми состояниями (далее - "МЛИФС-устройства"), содержащим регенеративные теплообменные модули (1a, 1b), работающие по принципу противотока, МЛИФС-аккумуляторы (2, 3), установленные в теплообменных модулях, и вихревую трубу (6, 7, 8).

Изобретение относится к теплообменным устройствам, применяемым для передачи тепла или холода в процессах, использующих потоки жидкости или газа, и может быть использовано в системах отопления, вентиляции, в химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу изготовления теплового элемента со скрытой теплотой с аккумулирующим скрытую теплоту материалом на основе парафина, поглощенным подложкой, обладающей приемными полостями.

Изобретение относится к оборудованию для утилизации тепла паровоздушной смеси, удаляемой от сушильной части бумагоделательных машин, и может найти применение в бумажной промышленности.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к устройствам для аккумуляции холода, и может использоваться для аккумулирования холодной энергии в системах кондиционирования

Изобретение относится к способу накопления и хранения высокопотенциальной тепловой энергии. Указанный способ включает переменную по времени загрузку самотеком нагретого циркулирующего сыпучего твердого теплоносителя в тепловой аккумулятор в виде теплоизолированной емкости. Нагретый сыпучий твердый теплоноситель извлекают самотеком по закрытым желобам от группы модулей выжигания боеприпасов и равномерно распределяют по периметру емкости и поперечному сечению с помощью внутренних лотков различной радиальной длины по числу модулей выжигания. Подаваемый под лотки воздух вентилирования используют для выжигания примесей на частицах сыпучего твердого теплоносителя. Выпуск нагретого твердого теплоносителя через сходящуюся к выходу нижнюю часть теплового аккумулятора позволяет выровнять температуру выходящего теплоносителя при подаче потребителю. Возвращаемый потребителем охлажденный циркулирующий сыпучий твердый теплоноситель поднимают в бункер-питатель установки выжигания боеприпасов для распределения по модулям выжигания. Изобретение направлено на разработку способа накопления и хранения тепла потоков циркулирующих сыпучих твердых теплоносителей, стабилизацию температуры хранения и распределения накопленного тепла. 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Система для сохранения тепла, содержащая множество баков для хранения, в которых находится среда для сохранения скрытого тепла, а также трубопроводная система с подающими трубопроводами для подачи тепла в баки для хранения, нагнетательные трубопроводы для удаления тепла из баков для хранения, и модуль управления, который подключен к одному или более клапанам трубопроводной системы. Изобретение позволяет создать эффективную систему сохранения тепла. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для аккумулирования отобранной у текучей среды тепловой энергии в форме латентной теплоты. Устройство (1) содержит камеру (2), которая имеет вход (3) и выход (4) и через которую может протекать текучая среда, и, по меньшей мере, две аккумулирующие среды (7, 9), которые расположены в камере (2) отдельно друг от друга, могут обтекаться текучей средой и имеют различные температуры фазового перехода, причем аккумулирующие среды (7, 9) расположены относительно камеры (2) в зависимости от обусловленных конструкцией камеры (2) различных скоростей потока текучей среды таким образом, чтобы аккумулирующая среда (7) с более низкой температурой фазового перехода находилась в той части камеры (2), в которой скорость потока текучей среды ниже, чем в той части камеры (2), в которой находится аккумулирующая среда (9) с более высокой температурой фазового перехода. Технический результат - повышение эффективности отбора тепла от текучей среды. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплотехнике и может использоваться в накопительных резервуарах для хранения горячей или холодной среды. Накопительный резервуар (1) для теплообменной среды, содержащий резервуар c верхней секцией (2) и нижней секцией (3) и соединенный по меньшей мере с одной тепловыделяющей системой и по меньшей мере с одной теплопоглощающей системой, содержит множество разделительных перегородок (4, 5, 6, 7), расположенных внутри резервуара, между его нижней секцией (3) и верхней секцией (2), с целью разделения резервуара на множество зон (8, 9, 10, 11, 12), причем каждая из указанных систем соединена по меньшей мере с одной соответствующей зоной (8, 9, 10, 11, 12) для образования температурного градиента между нижней секцией (3) и верхней секцией (2), при этом разделительные перегородки (4, 5, 6, 7) приварены к указанному накопительному резервуару (1) так, что прочность резервуара повышается и предотвращается перемещение среды между его зонами (8, 9, 10, 11, 12). Изобретение также относится к системе для распределения и транспортировки тепла и холода, содержащей накопительный резервуар (1), как описано выше. Технический результат - расширение арсенала средств. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аккумулятору тепловой энергии, содержащему по меньшей мере два туннеля (1а, 1b) для помещения в них текучей среды. Туннели (1а, 1b) соединены друг с другом с обеспечением сообщения между туннелями (1а, 1b) по текучей среде. Каждый туннель (1а, 1b) по меньшей мере частично проходит вдоль соответствующей ему дуги окружности. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу работы системы (1) для аккумулирования тепловой энергии. Система (1) содержит аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, а способ включает выведение из аккумулятора (2) текучей среды, имеющей первую температуру (T1) и предназначенной для использования в первой теплопоглощающей системе (3). При этом в аккумуляторе (2) после вывода текучей среды образуется свободное пространство для текучей среды, имеющей вторую температуру (T2), которая выше, чем первая температура (T1). 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в тепловых аккумуляторах для нагревания и охлаждения рабочей текучей среды с использованием по меньшей мере одной термохимической теплоаккумулирующей среды. Сущность способа в том, что рабочую текучую среду пропускают по меньшей мере через один термохимический тепловой аккумулятор, содержащий теплоаккумулирующую среду, без контакта с последней; причем при зарядке теплоаккумулирующей среды в нее передается тепловой поток от рабочей текучей среды и из теплоаккумулирующей среды выделяется по меньшей мере одно вещество, которое выводят из теплового аккумулятора, а при разрядке теплоаккумулирующей среды указанное вещество подают при выделении тепла в теплоаккумулирующую среду или по меньшей мере в один продукт реакции теплоаккумулирующей среды, образованный при ее зарядке, и тепловой поток передается в рабочую текучую среду, при этом зарядку теплоаккумулирующей среды выполняют при пониженном уровне давления, а ее разрядку выполняют при повышенном уровне давления. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх