Способ определения коэффициента температуропроводности жидкости и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИ ВЕИЛЬСТВУ

<>879422 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву—

{22) Заявлено 110280 {21) 2881061/18-25 с присоединением заявки Йо— р )м. к,.з

001 14 25/18

Государственный коинтет

ССС Р яо аелаи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.1181 Бюллетень М 41 (53) УДК 536.6 (088;8) Дата опубликования описания 071181 химико-технологического института им. Д. И. Менделеев (54 ) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области определения теплофизических свойств жидкостей, s частности коэффициента температуропроводностн.

Известен способ и устройство для определения теплофизических свойств движущейся жидкости, по которому коэффициент температуропроводности апределяется следующим образом. Измеря- tO ют расход и температуру жидкости в измерительной трубке, стенки которой поддерживают при температуре

tñ eat„+kx где t - температура стенки измерительной трубки; — начальная температура на входе в измерительную трубку;. — коэффициент; 20

n - показатель степени, зависящий от условий нагрева, а в конце измерительной трубки измеряют разность температур между стенкой и жидкостью на оси трубки и 25 определяют искомый параметр f1).

Недостатком способа является сложность в его осуществлении. Например, в случае режима нагрева tt =t„+kx коэф- 3Q фициент температуропроводности определяется по формуле:

11 ЬвИ +

192 t где Cu — средняя скорость течения, gt - разность между среднемассовой температурой жидкости, и температурой стенки измерительной трубки;

d - диаметр измерительной трубки а

Таким образом, для определения искомого параметра необходимо измерить среднюю скорость течения жидкости, разность температур, а затем одно поделить на другое. Устройство, реали" зующее данный способ будет сложным, а следовательно, дорогим и ненадежным. Оно включает в себя измеритель расхода, измеритель температуры и схему их отношения. Кроме того; измерительная трубка должна иметь температуру, функционально зависящую от координаты длины трубки.

Недостатком такого устройства является его сложность, так как оно. представляет собой три устройства1 расходомер, измеритель температуры и схему их отношения. Кроме того, 879422 такое устройство имеет низкую точность °

Ближайшим техническим решением является способ определения коэффициента температуропроводности путем воздействия на вертикальный теплоизолированный столб жидкости потоком тепла, направленного сверху вниз, измерения температуры нагревателЯ и температуры на границе теплоприемни ка и жидкости, измерения двух промежутков времени, соответствующих двум заданным измерениям разности указанных температур (2 .

Искомый параметр определяется по формуле: а=-.--- p

h (1), 4 р д где h — высота столба жидкости, промежуток времени,.соответствующий заданному изменению разности между температурой нагревателя и температурой на границе теплообменника и жид кости р — безразмерный параметр, определяемый по таблицам.

Недостатком данного способа является его сложность, так как в формуле по которой определяется коэффициент температуропроводности, имеется параметр, определяемый по таблицам. То есть для определения искомого параметра необходимо, измерив два промежутка времени, llo их отношению найти необходимую таблицу, по которой определяется безразмерный параметр р, и только затем коэффициент температуропроводности определяется из формулы (1 ) . Таким образом, способ практически исключает автоматическое определение коэффициента температуропроводности.

Известное устройство для осуществления способа-прототипа содержит вертикальный теплоизолированный канал, нагреватель, помещенный вверху канала, дифференциальную термопару, один спай которой находится в нагревателе, а другой на границе жидкости и теплоприемника,гальванометр, соединенный с дифференциальной термопарой, электронные секундомеры, управляемые гальванометром. Коэффициент температуропроводности определяется по формуле и при помощи таблиц.

Недостатком данного устройства является сложность определения коэффициента температуропроводности.

Цель изобретения является упрощение определения коэффициента температуропроводности.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют интегральную температуру жидкости трех участков, коэффи50

При достижении заданной температуры, HSMepReMOA датчиком 3, установленным на расстоянии 0,5!., и измерителем температуры 4, открывает9.

Результирующая термоэдс термобатареи 5-7 подается через преобразователь 9 на индикатор 10. Интегрирование происходит до тех пор, пока температура в точке 0,5i, не достигает фиксированного значения. После этого ключ 9 закрывается. Полученный сигнал на интеграторе пропорционален коэффициенту температуропроводности.

Коэффициент температуропроводности определяется при помощи простых циент температуропроводности определяют по формуле:

1. а (2)

=Ç2 (Т„ -Т +Т «) т где Т ; Т вЂ” интегральная температура жидкости крайних.

5 участков;

Т вЂ” интегральная температура жидкости среднего участка; приращение температуры

1Р жидкости за время интегрирования; — длина столба жидкости, время измерения, причем длины крайних участков равны

15 (0,25+0,05)(,; длина среднего участка (0,5+0,05) L, а температуру измеряют посередине столба жидкости, а в устройство дополнительно введены ключ, интегратор, преобразователь термоэдс, три термобатареи, которые расположены по длине канала, причем два расположенных термоэлектрода крайних термобатарей соединены со входом преобразователя теомоэдс, два других термоэлектрола соединены с однородными термоэлектроаами средней термобатареи, а выход преобразователя соединен с интегратором через ключ, второй вход которого соединен с измерителем температуры.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство включает в Себя вертикальный теплоизолированный канал

О нагреватель 2, датчик температуры 3, 35 три термобатареи 5-7, ключ 9, который управляется измерителем температуры 4, интегратор 10, который подключен через ключ 9 к выходу пре-: образователя 8. Термобатареи соелинены между собой таким образом, чтобы термоздс крайних термобатаоей

5 и 7 вычитались из термоэлс средней б. Терультирующий сигнал подается на вход преобразователя термоэдс

8. Длины участков, на которых расположены крайние термобатареи, равны

0,25 L, а длина среднего участка

0,5L, где L - общая длина на которой установлены термобатареи.

879422 операций, таких как измерение темпе= ратуры жидкости в заданной точке и измерение интегральной температуры жидкости трех участков заданной длины, и по формуле, которая может быть реализована при помощи интегратора управляемого измерителем температуры.

При этом отсутствует необходимость в использовании таблиц.

Кроме того, способ и устройство обладают высокой точностью. При измерении интегральной температуры при помощи термобатареи погрешность, вно симая каждой термопарой, усредняется, а также увеличивается амплитуда выходного сигнала, т.е. увеличивается отношение полезного сигнала к случайной погрешности, уменьшаются случайные погрешности при интегрировании по времени.

Изобретение позволяет создать простой автоматический анализатор жидкости, обладающий высокой точностью, I Формула изобретении

1. Способ определения коэффициента температуропроводности жидкости путем воздействия на вертикальный теплоизолированный столб жидкости потоком тепла, направленного сверху вниз и измерения температуры в задан ной точке столба жидкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения определения, измеряют интегральную температуру жидкости трех участков столба и коэффициент температуропроводности определяют по формуле.

Ьй

32 Г Т, -Т Тэ дб где Т, Т - интегральная температура жидкости крайних участков столба;

-г -- интегральная темперай тура жидкости среднего участка столба, д - приращение температуры за время интегрирования, Ь вЂ” длина столба жидкости

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю.шийся тем, что длины крайних участков равны (0,25i0,25) 1,, среднего — (0,5+0,005) L, а температуру измеряют посередине столба жидкости.

3. Устройство для осуществления способа по пп.1 и 2, содержащее вертикальный теплоизоляционный канал, нагреватель, расположенный вверху, 15 канала, датчик температуры, соединенный с измерителем температуры, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения измерения, в него дополнительно введены ключ, индикатор, преобразователь термоэдс, три термобатареи, расположенные по длине канала, причем два разнородных термо-. электрода крайних термобатарей соединены со входом преобразователя термоэдс, два других термоэлектрода соединены с однородными те1-моэлектродами средней термобатареи, а выход преобразователя соединен с интеграторами через ключ, второй вход которого оое30 динен с измерителем температуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

35 Р 560172, кл. 001 N 25/18, 1976.

2. Волькенштейн В.С. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов, Л., "Энергия", 1971, с.54-60, 68-70,(прото40 тип) °

879422

Составителв В.Русева

Техред А.Бабинец Корректор Л.Вокш „

Редактор Н.Коляда

Филиал ППП "Патент", r.у кгород, ул.Проектная,4

Заказ 9707/11 Тираж 910 Подписное

ВННИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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