Модель устройства для охлаждения жидких металлов


 


Владельцы патента RU 2433390:

Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к приборостроению. Для исследования передачи тепла при охлаждении жидких металлов используется тепловая труба, в которой нагреватель зоны нагрева снабжен регулятором и расположен снаружи зоны нагрева трубы. Зона охлаждения тепловой трубы выполнена с заправочным штуцером и расположенной в ней термопарой, и с охлаждающим кожухом. Регулятор расхода охлаждающей среды и термопара для измерения температуры среды подключены в систему автоматического управления работой модели. Модель устройства выполнена в масштабе Ml=2÷5, где Ml=lн/lм, lн - размер натурной тепловой трубы, lм - размер модели. Технический результат - возможность моделирования процесса охлаждения. 1 ил.

 

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, предназначенному для исследования передачи тепла при охлаждении жидких металлов путем использования тепловой трубы, работающей по замкнутому испарительно-конденсационному циклу.

Известна кокильная машина [1. Патент на ПМ №38651 RU. Кокильная машина с тепловой трубой / В.В.Стулов и др. Опубл. 10.07.2007. Бюл. №19], содержащая станину, кокиль, стержень, механизм разъема кокиля, механизм перемещения стержня, причем стержень выполнен в виде тепловой трубы с зонами нагрева и охлаждения.

Недостатком известной кокильной машины [1] является возможность ее использования только для получения полых металлических отливок в кокиле.

Известна установка [2. Патент на ПМ №41427 RU. Установка для нанесения покрытия на цилиндрическую трубу / В.В.Стулов и др. Опубл. 27.10.2004. Бюл. №30], содержащая вертикально расположенную цилиндрическую трубу, изготовленную в виде тепловой трубы с зоной нагрева и со встроенным электрическим нагревателем, подключенным в систему автоматического управления работой установки.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемой модели устройства для охлаждения жидких металлов, заключается в возможности моделирования охлаждения жидких металлов в результате использования охлаждаемой тепловой трубы при варьировании подводимой к ней плотности теплового потока.

Заявляемая модель устройства характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: вертикально расположенная цилиндрическая труба, изготовленная в виде тепловой трубы с зоной нагрева, электрический нагреватель с системой автоматического управления работой устройства.

Отличительные признаки: электрический нагреватель расположен снаружи зоны нагрева тепловой трубы и снабжен регулятором электрической мощности, зона охлаждения тепловой трубы выполнена с заправочным штуцером и расположенной в ней термопарой, охлаждающим кожухом, регулятор расхода охлаждающей среды и термопара для измерения температуры среды подключены в систему автоматического управления работой модели, модель устройства выполнена в масштабе Ml=2÷5.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемой модели устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

Расположение электрического нагревателя снаружи зоны нагрева тепловой трубы, например в виде намотанной проволоки, позволяет задавать тепловой поток, передаваемый тепловой трубе.

Наличие зоны охлаждения тепловой трубы с охлаждающим кожухом позволяет регулировать количество отводимого тепла, передаваемого тепловой трубой.

Наличие регулятора электрической мощности нагревателя зоны нагрева тепловой трубы позволяет дополнительно регулировать плотность теплового потока, подводимого к тепловой трубе.

Выполнение заправочного штуцера в зоне охлаждения тепловой трубы позволяет производить дозаправку теплоносителя в случае его утечек, а также производить замену теплоносителя в случае изменения температурных режимов работы тепловой трубы.

Наличие термопары в зоне охлаждения тепловой трубы позволяет контролировать рабочую температуру тепловой трубы на различных режимах ее работы и подводимой плотности теплового потока.

Выполнение модели устройства в линейном масштабе Ml<2 (где Ml=lн/lм, lн - размер натурной тепловой трубы, lм - размер модели) приводит к нецелесообразному увеличению геометрических размеров модели и, как результат, необходимость увеличения электрической мощности нагревателя зоны нагрева тепловой трубы.

Выполнение модели устройства в линейном масштабе Ml>5 затрудняет выполнение моделирования охлаждения тепловой трубы.

Наличие регулятора расхода охлаждающей среды позволяет добиваться целесообразного расхода среды, при котором обеспечивается высокоэффективное охлаждение тепловой трубы.

Наличие термопар для измерения температуры охлаждающей среды позволяет получать сигналы, поступающие в систему автоматического управления работой устройства, для последующего определения плотности отводимого теплового потока.

На чертеже приведен внешний вид модели устройства для охлаждения жидких металлов.

Модель устройства для охлаждения жидких металлов состоит из вертикально расположенной цилиндрической трубы 1, изготовленной в виде тепловой трубы с зоной нагрева 2, электрического нагревателя 3 с регулятором 4 электрической мощности нагревателя, заправочного штуцера 5, охлаждающего кожуха 6, регулятора расхода 7 охлаждающей среды, термопар 8 и 9, подключенных в систему автоматического управления работой модели. Модель устройства выполнена в линейном масштабе Ml=3. Предварительно труба 1 через заправочный штуцер 5 заполняется определенным количеством теплоносителя, теплофизические параметры которого зависят от вида охлаждаемого жидкого металла в натурных условиях. Регулятором 4 устанавливается необходимая мощность электрического нагревателя 3. Включается подача охлаждающей среды в кожух 6 после достижения зоной охлаждения цилиндрической трубы 1 заданной температуры, фиксируемой по показаниям термопары 8, подключенной в систему автоматического управления работой модели.

По показаниям регулятора расхода 7 охлаждающей среды и температуры среды по показаниям термопары 9 системой автоматического управления работой модели определяется плотность теплового потока, отводимого охлаждающей средой, которая сопоставляется с плотностью подводимого теплового потока к зоне нагрева 2 цилиндрической трубы 1.

Изменяя мощность электрического нагревателя 3, вид теплоносителя в трубе 1, расход охлаждающей среды через кожух 6 фиксируют температуру среды, моделируют охлаждение жидких металлов.

Система автоматизированного управления работой позволяет при известном расходе охлаждающей среды, перепаде ее температур на входе и выходе из коллектора при известной теплоемкости определять значения подводимого теплового потока. В качестве теплоносителей в тепловой трубе применяют: воду, нафталин, ртуть. В дальнейшем, используя критерии подобия, определяют параметры разливки жидких металлов в натурных условиях.

Модель устройства для охлаждения жидких металлов, содержащая вертикально расположенную цилиндрическую трубу, изготовленную в виде тепловой трубы с зоной нагрева, электрический нагреватель с системой автоматического управления работой устройства, отличающаяся тем, что электрический нагреватель зоны нагрева тепловой трубы расположен снаружи зоны нагрева тепловой трубы и снабжен регулятором электрической мощности, зона охлаждения тепловой трубы выполнена с заправочным штуцером и расположенной в ней термопарой, охлаждающим кожухом, регулятор расхода охлаждающей среды и термопара для измерения температуры среды подключены в систему автоматического управления работой модели, модель устройства выполнена в масштабе Мl=2÷5, где Мl=lн/lм, lн - размер натурной тепловой трубы, lм - размер модели.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию вибрационным методом с использованием измерительного сферического зонда малого диаметра сдвиговой вязкости небольших объемов жидкости с одновременным измерением ее текущей температуры в зоне измерения вязкости.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при определении теплофизических характеристик золы энергетических углей в процессах факельного сжигания для обеспечения бесшлаковочного режима.

Изобретение относится к способам определения физических условий, при которых в металлах и сплавах происходят фазовые превращения. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к способу определения скорости фазовых переходов в подвижных конструкциях с балансировочным кольцом бытовых стиральных машин с демонтированной верхней панелью.

Изобретение относится к исследованию накипеобразования в приближенных к производственным условиях при контролируемых значениях таких параметров как давление и концентрации солей в рабочей жидкости.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для измерения температуры веществ при фазовых переходах. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и, в частности, к комплексам, предназначенным для определения термической стойкости различных веществ

Изобретение относится к области исследования процессов полиморфных превращений в металлах при высоких температурах и может быть использовано в процессе пластическо-деформационного формообразования материалов

Изобретение относится к испытаниям смазочных материалов термоокислительной стабильности и может быть использовано в лабораториях при исследовании влияния металлов на окислительные процессы, происходящие в смазочных материалах, для определения каталитической активности

Изобретение относится к физико-химическому анализу вещества, а именно к способу построения солидуса

Изобретение относится к области исследования или анализа небиологических материалов путем определения их химических или физических свойств, конкретно, исследования фазовых изменений путем удаления какого-либо компонента, например, испарением, и взвешивания остатка

Изобретение относится к области физико-химического анализа и может быть использовано при тепловых испытаниях. Исследуемое тело приводят в тепловой контакт с эталонным телом по плоскости, в которой находится локальный круглый нагреватель. Через равные промежутки времени измеряют разность значений температуры между нагревателем и точкой плоскости контакта исследуемого и эталонного тел. Испытания заканчивают при превышении контролируемым динамическим параметром заданного значения. Строят зависимость текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. Структурные переходы в полимерных материалах определяют по наличию пиков на зависимости текущего значения тепловой активности от температуры исследуемого тела. 1 табл., 9 ил.

Изобретение относится к области определения физических параметров пластовых флюидов и может быть использовано в промышленных и научно-исследовательских лабораториях для определения температуры кристаллизации парафинов в нефти. Согласно заявленному способу выполняют нагрев образца нефти с однократным термостатированием, непрерывное охлаждение образца с одновременным измерением касательного напряжения сдвига. Определяют температуру начала кристаллизации по температуре, соответствующей первому скачкообразному увеличению касательного напряжения сдвига, а температуру массовой кристаллизации - по температуре, соответствующей второму скачкообразному увеличению касательного напряжения сдвига. При этом образец нагревают до температуры 60-80°C, нагрев и термостатирование образца выполняют с вращением цилиндра вискозиметра, а охлаждение образца выполняют со скоростью 1-2°C в минуту. Технический результат: повышение информативности и достоверности способа анализа. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования процессов полиморфных превращений в металлах и твердофазных металлических сплавах и может быть использовано, например, в отделах технического контроля металлургических заводов, выпускающих титан и сплавы на его основе. Заявлен способ определения температуры полного полиморфного превращения жаропрочных двухфазных титановых сплавов (α+β)-мартенситного класса, включающий предварительную подготовку образца посредством многостадийной термической обработки последнего, которую проводят непосредственно в приборе дифференциального термического анализа (ДТА) в атмосфере очищенного аргона и его исследование методом ДТА. Осуществляют нагрев образца сплава в однофазную β-область, переохлаждение ниже температур активного диффузионного распада β-твердого раствора, кратковременную выдержку и повторный нагрев в однофазную область. Проводят фиксацию зависимости ДТА-сигнала от температуры и расчет значений производной ДТА-сигнала, а температуру окончания полного полиморфного превращения определяют по максимуму на кривой первой производной ДТА-сигнала при повторном высокотемпературном нагреве. Технический результат: повышение точности определения температуры полного полиморфного превращения в жаропрочных двухфазных титановых сплавах. 4 ил.

Использование: для определения фазового состояния газожидкостного потока в контрольной точке вертикального сечения трубопровода. Сущность: заключается в содержании устройством для определения фазового состояния газожидкостного потока измерительного устройства и терморезистивного датчика фазового состояния, включающего расположенную вдоль оси движения потока и жестко закрепленную одной короткой стороной печатную плату с установленным на ней чувствительным элементом, выполненным в виде подложки, на которой размещен пленочный резистор (терморезистор) в «точечном» исполнении. Чувствительный элемент установлен в контрольной точке по вертикальной оси поперечного сечения трубопровода и соединен с измерительным устройством, которое содержит измерительную схему и микроконтроллер с программным управлением и предназначено для измерения изменения сопротивления терморезистора, связанного с изменением фазового состояния среды в горизонтальных слоях газожидкостного потока, и обработки сигнала. При этом чувствительный элемент датчика одной короткой стороной подложки закреплен на краю короткой незакрепленной стороны печатной платы. Пленочный резистор (терморезистор), размещенный на подложке, смещен к краю свободной короткой стороны подложки и расположен на расстоянии не более 0,5 мм от этого края. Контактные площадки, предназначенные для присоединения подложки к печатной плате, выполнены напротив терморезистора у противоположной короткой стороны подложки. Технический результат: повышение быстродействия устройства для определения фазового состояния газожидкостного потока. 5 ил.

Изобретение относится к области тепловых исследований свойств жидкостей и может быть использовано для исследования динамических процессов термостимулированной структурной перестройки жидкостей. Заявлен способ исследования теплофизических свойств жидкостей, при котором в металлической кювете с пробой жидкости, снабженной датчиком температуры, размещают металлический зонд вибровискозиметра, снабженный датчиком температуры. Зонд приводят в режим гармонических колебаний, изменяют температуру кюветы посредством управляемого устройства охлаждения-нагрева. Измеряют температуру, амплитуду, фазу, частоту колебаний зонда и определяют плотность, вязкость и температуропроводность жидкости в зависимости от ее температуры. Также измеряют зависимость от температуры оптического пропускания жидкости в непосредственной близости от зонда для моментов прохождения зондом его равновесного положения. Устройство для осуществления способа включает кювету, управляемое устройство охлаждения-нагрева, сферический металлический зонд вибровискозиметра, размещаемый внутри кюветы. Зонд и кювета снабжены датчиками температуры. Также кювета снабжена волоконно-оптическим датчиком оптического пропускания жидкости, установленным в непосредственной близости от зонда. Технический результат: повышение точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх