Установка для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей

 

О П И С А Н И Е 250505

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 06,!.1967 (¹ 1124928i18-1О) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 12Х!!!.1969. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 7.1.1970

Кл. 421, 12/01

МПК 6 Olk

УДК 536.581 3

Комитет пс лелем изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения Ю. А. Кириченко, И. П. Дербенев, В. В. Цыбульский, В. Ф. Солянко, Е. В. Яковлев, А. И. Чаркин, И. А. Держевицкий и С. И. Божидай

Заявитель Физико-технический институт низких температур Академии наук

Украинской ССР

УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА

ПРИ КИПЕНИИ КРИОГЕННЬ!Х ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к устройствам для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей в большом объеме, в широком диапазоне температур и давлений.

Известны установки для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей, содержащие помещенный во внешнем термостатирующем сосуде Дьюара внутренний сосуд Дьюара, представляющий рабочий объем, заполняемый исследуемой жидкостью, с введенными внутрь него электрическими нагревателями и термоприемниками.

В этих установках нельзя проводить исследования жидкостей, содержащих растворенный газ.

Предлагаемая установка снабжена введенной в,рабочий объем системой барботажа и циркуляции газа, выполненной в виде насоса и трубчатого теплообменника, навитого на внешнюю поверхность оболочки раоочего объема, а в систему,барботажа включен конденсатор, расположенный в термостатирующем объеме внешнего сосуда Дьюара.

Такое выполнение обеспечивает исследование жидкостей, содержащих растворенный газ в различной концентрации, например жидкий кислород с растворенным гелием.

На чертеже показана схема описываемой установки.

Установка содержит два сосуда Дьюара специальной формы, входящих один в другой.

Внутренний сосуд Дьюара представляет собой рабочий объем 1, заключенный внутри обо5 лочки 2, на наружной поверхности которой навит трубчатый теплообменник 8 пз материала с высокой теплопроводностью, находящийся в хорошем тепловом контакте с оболочкой 2, и дополнительный нагреватель 4.

10 Внутри рабочего объема 1 расположены основной 5 и ложный 6 нагреватели, термоприемник 7, датчики 8 измерения уровня жидкости и барботажное устройство 9. Оболочку

2 и ее крышку 10 фиксируют тремя контакт15 ными опорами, образованными тонкостенными шайбами из нержавеющей стали.

В общей горловине 11 сосудов установлены трубки 12 и И. На крышке 14 буферного объема 15 расположены вентили 16 и 17, сое20 диненные с конденсатором 18, установленном в термостатирующем объеме 19. Внутри термостатирующего объема расположены также токоподводящие стержни 20 и экран 21, изготовленнь1й из материала с хорошей теплопроводностью. Аналогичной конструкции экран 22 установлен в рабочем объеме 1.

Оболочку 28 и крышку 24 фиксируют тремя контактными опорами, образованными тонкостенными шайбами из неряавеющей стали

30 (на чертеже не показаны). Трубопровод 25

250505

45 служит для заполнения термостатирующего об.ьема 19 хладагентом.

Внутри вакуумного объема 26, образованного оболочкой 27, расположены насос 28, вентили 29 — 82, сосуд 88 и трубопровод 84.

Во внутреннем и наружном сосудах установлены соосно расположенные смотровые окна 85, снабженные плоскими стеклами.

kIa крышке наружного сосуда Дьюара установлены вентили 86 — 40 и клапаны 41 — 44.

Давление в установке измеряют образцовыми манометрами 45.

Ввод установки в действие начинается с ликвидации теплопритока к термостатирующему объему 19, т. е. с вакуумирования объема 26, которое производится при открытых клапанах 41 байпасной откачки, а затем и клапанах 44 высоковакуумной откачки.

Предназначенный для уничтожения теплопритоков, поддержания температуры исследуемой жидкости, охлаждения поступающего в рабочий объем газа и конденсации в конденсаторе 18 испарившейся исследуемой жидкости термостатирующий объем 19 заполняют хладагентом, например жидким азотом, а предварительно вакуумированный при открытом клапане 42 рабочий объем 1 заполняют исследуемой жидкостью.

Токоподводящие стержни пропущены через терм остатирующий объем для уменьшения теплопрптока по ним к рабочему объему. Измерение внутриобъемной температуры в рабочем объеме 1 производится тврмоприемником

7. Для эффективного теплообмена между термостатирующим 19 и рабочим 1 объемами и для равномерного охлаждения последнего буферный объем 15 заполняют газообразным гелием при открытом вентиле 40, Растворение в исследуемой жидкости газа производится при включенной в работу системе барботажа и циркуляции, состоящей из насоса 28, вентилей 17, 29, 89, конденсатора

18, трубчатого теплообменника 8 и барботажного устройства 9. Наряду с охлаждением поступающего в рабочий объем газа система циркуляции позволяет обеспечить необходимую концентрацию газа, растворенного в исследуемой жидкости.

Для работы с криогенными жидкостями при очень низких температурах вплоть до температур их затвердевания рабочий 1 и термостатирующий 19 объемы с целью охлаждения находящихся в них жидкостей откачиваются при соответственно открытых клапанах 42 и 48.

Наблюдение процессов теплообмена в исследуемой жидкости,произ водится при включенных основном 5 и дополнительном 4 нагревателях. Вспомогательный нагреватель обеспечивает поддержание температуры исследуемой жидкости,в пределах заданного значения ее в процессе .проведения эксперимента.

Наблюдение визуальным или фотографическим .путем производится через смотровые окна, снабженные плоскими стеклами. Исследуемую жидкость отбирают на анализ жидкой фазы при открытом вентиле 86 по трубке

18, а газовую фазу с объема 88 отбирают при открытом вентиле 88. Через вентиль 82 и через конденсатор 18 можно опорожнить объем

88 от газовой фазы, переводя ее в рабочий объем 1.

Предмет изобретения

Установка для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей, содержащая помещенный во внешнем термостатирующем сосуде Дьюара внупренний сосуд Дьюара, представляющий рабочий объем, заполняемый исследуемой жидкостью, с введенными внутрь него электрическими нагревателями и термоприемниками, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения исследований жидкостей, содержащих растворенный газ в различной концентрации, например жидкий кислород с растворенным гелием, она снабжена в веденной в рабочий объем системой барботажа и циркуляции газа,:выполненной в виде насоса и трубчатого теплообменника, навитого на внешнюю поверхность оболочки рабочего объема, а в систему барботажа включен конденсатор, расположенный в термостатирующем объеме внешнего сосуда Дьюара.

Составитель М. И. Фримштейи

Текред Т. П, Курилко Корректор A. П. Васильева

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3553/1 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 475