Жидкостной термостат для установкиизмерения коэффициента теплопровод-ности жидкости

 

Союз Советских

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (5%)М. Кл. (22) Заявлено280379 (21) 2764986/18-24

G 05 0 23/30 с присоединением заявки HP 274 805 3/18-24 (23) Приоритет

Опубликовано 150581 Бюллетень Н9 18

Дата опубликования описания 150581

Государственный комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. 555 (088.8) Рг ..у,7 4) /

Вс есоюз ный госуд ар ст ве нный научно-и сследо в ат кий и проектно-конструкторский институт "ВНИПИэнерго м" / (71) Заявитель (54 ) ЖИДКОСТНОИ TEPNOCTAT ДЛЯ УСТАНОВКИ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к теплотех нике, в частности к технике измерения температур и подсчету коэффициента теплопроводности жидкостей, и может быть использовано в энергетической, химической и нефтяной проьыаленности.

Известен жидкостной термостат, являющийся элементом экспериментальной установки для измерения теплопроводности шестифтористой серы при высоких давлениях, который представляет собой вертикальный теплоизолированный цилиндрический корпус, закрытый крышкой и заполненный термостатной жидкостью, температура которой поддерживается с точностью + 0,20 С. Перед началом

0 опыта автоклав с измерительной ячейкой размещается внутри корпуса и закрепляется на крышке корпуса. Внутри корпуса расположен также змеевик, по которому циркулирует нагревающая или охлаждающая жидкость. На крышке корпуса жестко закреплена погруженная в термостатную жидкость мешалка с приводом(13.

Однако в таком термостате не обеспечивается достаточно интенсивное перемешивание термостатной жидкости в создание равномерного распределения температур по всему объекту жидКости вследствие смещенного расположения мешалки, что влияет на точность измерений.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является жидкостный термостат экспериментальной установки для измерения электропроводности растворов электролитов, который содержит вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, на которой установлена мешалка с приводом, коаксиально расположенный внутри корпу15 са кожух, выполненный в виде опроки- нутого стакана с центральным отверстием в его основании, и нагреватели, один из которых расположен внутри корпуса, а другой — снаружи. В дни20 ще корпуса имеется центральное отверстие для ввода внутрь кожуха верхней части автоклава с помещенной в него измерительной ячейкой. Термостат заполнен термостатной жидкостью, 25 температура которой измеряется погруженной в нее термопарой и расположенным вне термостата измерительным прибором, выход которого подключен к системе автоматического регу30 лирования температуры (2 .

830354

Недостатком данногсг устройства является невысокое качество термостатирования, связанное с образованием центров конвекции, в узком цилиндрическом слое исследуемой жидкости вследствие вибраций, возникающих при жестком креплении мешалки с приводом к крьыке корпуса, отклонения от вертикального положения размещаемого в термостате автоклава с измерительной ячейкой, из-за отсутствия элементов для установки термостата в строго ® вертикальное положение, отсутствия. компенсации электрических полей, возникака их иэ-за соленоидного расположения витков нагревателей.

Цель изобретения — повышение ка- 15 чества термостатирования и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что жидкостной термостат для установки измерения коэффициента теплопровод-щ ности жидкости, содержащий заполненный термостатирующей жидкостью цилиндрический корпус с крышкой, коаксиально расположенный в нем стакан, мешалку с приводом, нагреватели, один из которых размещен на цилиндрическом корпусе, а другой - в полости между цилиндрическим корпусом и стаканом, термопары, установленные в стакане, и сосуд с испытуемой жидкостью, он содержит установленную соосно цилиндрическому корпусу фигурную втулку с тремя фланцами, на первом пз которых закреплен сосуд с.испытуемой жидкостью, второй фланец является дном корпуса, а третий фланец кинематически связан с опорной плитой. При этом нагреватели выполнены в виде бифилярно намотанных цилиндрических спиралей, а мешалка выполнена трехзаходной. Кроме того, устройство 40 содержит компенсатор волновых коле" баний жидкости, выполненной в виде соединенного со стаканом посредством разъемного соединения диска с центральным отверстием, на верхней и ниж- 4 ней поверхностях которого радиально установлены сдвинутые на угол 120 вертикальные лопатки, причем лопатки, расположенные на нижней поверхности диска, размещены в прореэях1 О выполненных в основании стакана.

На фиг. 1 дан жидкостной термостат, общий вид, разрез на фиг. 2 - жидкостной термостат с компенсатором . волновых колебаний; на фиг. 3 - компенсатор волновых колебаний. 55

Термостат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крыакой 2 и коаксиально размещенный в нем стакан 3 с центральным отверстием 4 в основании 5. К последнвь|р жестко Щ) прикреплены .три выступающие эа его периферию пластины 6, расположенные под углом 120© друг к другу.

В верхней части цилиндрического корпуса 1 на двух разных уровнях ф5 по три в каждом жестко прикреплены консоли 7 с крепежным приспособлением для закрепления на верхнем уровне крышки 2. Цилиндрический корпус 1 снабжен установленной соосно а ним фигурной втулкой 8 с тремя фланцами 9-11.Верхний фланец 9 служит для закрепления подачи испытуемой жидкости, помещенной в те >мостат перед началом опыта и закрепляемой на фланце 9 с помощью болтов. Второй фланец 10 по периферии жестко прикреплен к цилиндрическому корпусу 1 и служит собственно дном корпуса 1. Третий фланец 11 кинематически связан с опорной плитой 13. С этой целью на третьем фланце 11 жестко прикреплены три шарообразные опоры 14, расположенные под углом 120 и размещенные в установочных стаканах 15, снабженных резьбой, которые установлены в соответствующих резьбовых отверстиях 16 опорной плиты 13. Такое соединение обеспечивает поступательное перемещение термостата по вертикали с целью установки его перед работой в строго вертикальное положение.

Внутри фигурной втулки 7 размещен с зазором патрубок 17 сосуда 12 с испытуемой жидкостью, служащий для вывода проводов из последней. Зазор между внутренней поверхностью втулки 8 и патрубком 17 снизу закрыт уплотнительным приспособлением, включающим фланец 18 и медную прокладку 19, расположенную в кольцевой выточке, выполненной во фланце 11.Во втором фланце 10 выполнено смещенное относительно его осн отверстие

20, соединенное с патрубком 21, жестко прикрепленным снизу к фланца 10 и предназначенным для слива термоной жидкости.. В крышке 2 выпапнено отверстие 22, соосное с отверстием 4 стакана 2. Через отверстие 2, установлена цилиндрическая мешалка 23, которая соединена соединительной муфтой 24 с приводом 25. Вал мешалки 23 установлен в подшипнике (на чертеже не показан), который охлаждается при помощи холодильника 26. Привод 25 и холодильник 26 жестко прикреплены к подвижной вертикальной оноре, смонтированной вне корпуса 1 термостата.

Снаружи цилиндрического корпуса 1 размещен нагреватель 27 в виде бифилярно намотанных на него цилиндрических спиралей, соединенных последовательно. Между корпусом 1 и стаканом 3 размещен второй нагреватель

28, выполненный также в виде бифилярно намотанных спиралей, соединенных последоватеЛьно. Концы нагревателя 28 через изоляцию в крьпике выведены наружу. Мощности нагревателей 27 и 28 могут изменяться от 0 до их расчетных максимальных значений. В стакане 3 установлены три термопары 29, спаи которых размещены на уровне централь830354

Формул а и зобрет е ния

4. Жидкостной термостат по п.1, отличающийся тем, что с целью повьзаения надежности термостата, он содержит компенсатор волновых колебаний жидкости, выполненный в виде соединенного со стаканом посредством разъемного соединения иска с центральным отверстием, юа верхней и нижней поверхностях ной части сосуда 12 с испытуемой жидкостью. Концы термопар 29 подключены через блок холодных спаев, размещенных в сосуде Дьюара, к системе автоматического регулирования температуры (на чертеже не показана). Через крышку 2 и основание стакана 3 выведены трубки 30-32 с вентилями, которые служат для заполнения сосуда 12.

Компенсатор коллектора волновых колебаний жидкости (фиг.2 и 3) выполнен в виде соединенного со стаканом 3 посредством винтов 33 диска 34 с центральным отверстием 35. На верхней и нижней поверхности диска 34 радиально установлены сдвинутые на

120 вертикальные лопатки 36 и 37, причем лопатки 37 размещены в прорео зях 38, выполненных в основании стакана 3. Диаметр диска 34 не превышает диаметра основания стакана 3, а диаметр центрального отверстия 35 Щ диска 34 больше диаметра соосного с ним отверстия 4 стакана 3. Лопатки 36 и 37 выполнены в виде прямоугольных пластин, кажцая из которых имеет высоту в 1,5-2 раза меньше длины, которая составляет 0,6-0,7 радиуса основания стакана 3.

Компенсатор волновых колебаний термостатной жидкости позволяет ликвидировать волновые колебания термостатной жидкости, возникающие при интенсивном перемешивании последней.

Термостат работает следукщим образом.

В начале на фланце 9 размещается и закрепляется сосуд 12 с испытуемой жидкостью, затем устанавливается стакан 3 и крышка 2. Термостат заполняется термостатирующей жидкостью и устанавливается в строго вертикаль- 4() ное положение с помощью элементов

11-15 и уровномера. Затем через отверстия 22 и 4 внутрь стакана 3 вводится мешалка 23 и центрируется относительно отверстия 4 с помощью подвижной вертикальной опоры,. Исследуемая жидкость подается в сосуд 12 по трубке 30. Для получения сплошного слоя жидкости создается неразрывность потока .жидкости за счет не- ® прерывной циркуляции ее в прямом и обратном направлении. Температура жидкости в термостате поддерживается с точностью -0,02 С.при поо мощи нагревателей 27 и 28 и системы автоматического регулирования температуры. При установившемся стационарном тепловом режиме, когда температура в сосуде 12 уравнивается с температурой тефмостатирукщей жидкости, производят измерения пара- gO метров, необходимых для расчета коэффициента теплопроводности.

Обеспечение вертикаЛьного положения термостата, достигаемое в предложенной конструкции путем снабжения 6m. индивидуальной опорой с установочными элементами, компенсация воздействия электрических полей путем выполнения нагревателей в виде бифилярно намотанных спиралей, устранение вибраций путем размещения опоры мешалки вне корпуса термостата устраняет возможность возникновения конвенции в узком цилиндрическом слое исследуемой жидкости в ячейке, что повышает качество термостатирования,и следовательно точность измерений коэффициента теплопроводности жидкости.

Кроме того, возможность индивидуального крепления мешалки с приводом позволяет испольэовать в предлагаемом термостате высокопроизводительную трехзаходную мешалку, что также повышает качество термостатирования за счет более равномерного распределения температур по объему термостатирукшей жидкости при ее более интенсивном перемешивании.

1. Жидкостной термостат для установки измерения коэффициента теплопроводности жидкости, содержащий заполненный термостатирующей жидкостью цилиндрический корпус с крышкой, коаксиально расположенный в нем стакан, мешалку с прь:водом, нагреватели, один из которых размещен на цилиндрическом корпусе, а другойв полости мехщу цилиндрическим корпусом и стаканом, термопары, установленные в стакане, и сосуд с испытуемой жидкостью, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения ка» чества термостатирования, он содержит установленную соосно цилиндрическому корпусу фигурную втулку с тремя фланцами, на первом иэ котбрых закреплен сосуд с испытуемой жидкостью, второй фланец является дном корпуса, а третий фланец кинематически связан. с опорной плитой.

2. Жидкостной термостат по п.1, отличающийся тем, что нагреватели выполнены в виде бифиляр-, но намотанных цилиндрических спиралей.

3. Жидкостной термостат по п. 1, отличающийся тем, что мешалка выполнена трехэаходной.

830354

ЗЕ

29

28

20v которого радиально установлены сдвинутые на 120 вертикальные лопатки, о причем лопатки расположенные на Нижней поверхности диска, размецены в прорезях, выполненных в основании стакана, Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. "Теплоэнергетика", 1977, 1Ф б, с. 78.

2 . ."Теплоэнергетика", 1969, 3, с. 82 (прототип) .

830354

37 фиг.5

Составитель Л.Мирная

T ехред Ж. Кастелевич Корректор Г. Наз арова

Редактор Л.Повхан

3 аказ 2 7 3.1/18 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4