Устройство для измерения среднемассовой температуры падающих капель

 

институт им. Н. Е. Жуковского (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕМАССОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАДАЮЩИХ

КАПЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения среднемассовой (среднеобъемной) температуры движушихся одиночных капель при лабораторных исследованиях процессов межфаэного тепло- и массообмена в газожидкос тных груб одисперсных средах.

Известно устройство для измерения температуры капель в газовом потоке, содер жашее отражатель и шиток, образующие лоток для падаюших капель, на дне которого выполнено отверстие, под которым размещен спай термопары f1 ).

Недостаток указанного устройства состоит в низкой точности измерения температуры капель.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для .измерения температуры движущихся капель, содержащее дозатор-капельнипу, 20 диффузор с терм оизолированными стенками и термопару с регистратором термо-ЭДСГ23.

Однако определение среднемассовой температуры капель с помощью данного

2 устройства в некоторых случаях связано с выполнением дополнительных трудоемких операций измерения, аналитической обработкой и как следствие снижением точности значений определяемой температуры.

При формировании капли из жидкости с малой теплопроводностью (например, ка пель масла) в ней формируются глубокие температурные пульсирующие поля сложной формы, что требует зондирования ее по всему объему. Дальнейшая обработка полученных данных также затруднена, так как отсутствуют необходимые надежные данные по коэффиаиентам теплообмена между проволочным теплоприемником и средой капли для случая нютацнонарных процессов теплоообмена. В то же время данные о закономерностях изменения среднемассовой температуры капель являются важнейшими при расчетах рабочих процессов контактных (смесительных) теплообменных устройств энергоустановок.

Бель изобретения- повьпиение точности и уменьшение трудоемкости измерений пу977958 тем автоматизации процесса измерений и обработки результатов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены установленный в ниж-ней части диффузора теплоприемник с системой подачи жидкого теплоносителя, дополпителт пая термопара с измерителем, усилитель постоянного тока, второй регистра Тор, блок упоавления дозатором-кацельницей и блок задержки, при этом снс- о тема пода III теплоносителя состоит из последовательно соединенпых регулятора расхода, насоса, термостатированного резервуара, регулируемого нагревателя и регулятора уровня, а термоприемник выполнен B Виде капкулы с приемным отверстием и с установленной B ней тонкостен11ОЙ трубкой. сообща1още>1ся C- peI y. laтором расхода ll образу1ощей со стенками капсулы канал ввода теплоносителя, сооб- о ща1эщийся с регулятором уровня, причем горя 1ий спай тсрмопары установлен в верхней части тонкостенной трубки, а холодный спей термопары и горячий спай дополнительной термопары установлены в д дозаторе-капельнице, блок управления которой через блок задержки соединен с одним из входов второго регистратора, другой вход которого подключен к одному из выходов усилителя постоянного тока, вто- ЗО рой выход которого соединен с входом регистратора термэ-ЗЦС, а на вход усилителя подключена термопара, На фиг. 1 изображена блок-схема

35 предлагаемого устройства; на фиг. 2— схема термоприемпика; на фиг. 3 «осциллограмма изменения термо ЭДС в электрической цепи тераопары при измерении температуры капель с помощью предлало гаемого устройства.

Устройство для измерения среднемассовой- температуры падающих капель (фиг. 1) имеет диффузор 1, в верхней части которого установлена термостатированная дозатор-капельница 2, формирующая цепочку калиброванных по массе капель 3 жидкости со стабильными начальными параметрами, Ниже дозатор»капельницы по оси диффузора соосно па принятом расстоянии 4 установлен термоприемник 4. Термоприемник подключен к системе подачи жидкого промежуточного теплоносителя, состоящей из термостатированного резервуара 5, регулируемого нагревателя 6, регуляторов $5

7 и 8 уровня и расхода промежуточного теплоносителя соответственно и насоса 9.

В качестве промежуточного теплоносителя используется жидкость однотипная с жид-. кость1о, из которой формируются капли.

Горячий спай термопары 10 установлен в термоприемнике 4, холодный спай - в полости насадка 11 дозатор капельницы 2; в полости насадка 11 установлен 1эрячий сиай дополнительной термопары 12, подключенной к измерителю, наприм p микроВольтметру 13, дозатор-капельница 2 снабжена блоком 14 управления, который через блок 15 задержки соединен с одним из входов Катодного осци;1лографа 16 второго pol HOTpBTopcl, другой ВхОд которого подкл1очен и одному из Выходов усилителя 17 постоянного тока., второй выход которого соединен с входом гальванометра светолучевого осциллографа 18 регистратора термэЗ,ЛС, а "::,:: »;;сплителя подключена термоиара О.

Терм оприем пик (фиг, 21 иве; с т:. Вляет собой полую «апсу у обтекаемой фэпмы с терм оизолирова иным и ц роз ра чн-,1ми стенками 19, в верхней 1"сти -..«,-сулы имеется приемпое oTTçоост.,е 20, Р полости капсулы тонкостенной трубкой 21 эбразбван внутренний канал, в верхней части которого установлен рабочий спай 22 термопары. С помощью патрубков 23 и 24 проточные полости термоприемника сообщаются с регуляторами 7 и 8 уровня и расхода соответственно.

Производству измерений предшествует настройка устройства. Теплоноситель, за щтый в резервуар 5 (фиг. 1), предварительно термостатируется при температуре заведомо несколько ниже температуры

Г падающих капель. Термоприемник 4 выс тавляется на принятом расстоянии L от среза насадка 11 с помощью специального координатника таким образом, чтобы падающие капли попадали на рабочий спай термопары 10. Поступающий из резервуара 5 через нагреватель 6 и регулятор 7 теплоноситель должен полностью заполнять полости термоприемника до уровня несколько выше верхнего края разделительной трубки 21. Устойчивое положение уровня теплоносителя достигается с помощью регулировки блоков 7 и 8. Блок 7 (например, поплавковая камера) ограничивает максимальную высоту уровня, а блок 8 (дозирующий игольчатый вентиль) регулирует расход жидкости через полость термоприемника. При ударе капли 3 o IIOBepxнОсть раздела уровень жидкос ти HBGKOJI bEO проседает, позтому положение уровня теплоносителя устанавливают таким образом, чтобы при ударе капли не оголялся рабоЭ

9779 чий спай термопары. Положение его может регулироваться, однако излишнее заглубление рабочего спая снижает чувст вительность терм оприемника.

Отрегулированное устройство работает 5 следующим образом.

В приемное отверстие 20 (фиг. 2) термоприемника подают калиброванные по массе капли 3, которые формируются из термостатированной жидкости дозатор-ка- 14 пельницей со стабильной частотой. При .контакте с протекающим через термоприемщ|к теплоносителем капли разрушаются, смешиваются с ограниченным объемом теплоносителя и образовавшийся локальный объем смеси увлекается в вертикальный внутренний канал, омывая рабочий спай

22 термопары. Хорошему перемешиванию жидкости капли в локальном объеме и выравниванию в нем температурного поля 24 способствует поворот на 180 потока промежуточного теплоносителя в место падения капли. Если средняя температура капель отлична от температуры промежуточ- ного теплоносителя, тов потоке возникают локальные температурные возмущения, ко. торые воздействуют на рабочий спай и вызывают импульс термо-ЭДС в электрической цепи термопары. С учетом полярности температурных возмущений с помо» 34 щью блока 6 плавно изменяют температуру промежуточного теплоносителя. Напри мер, если температура капель выше температуры промежуточного теплоносителя,, то возникают положительные импульсы, которые после усиления электронным усилителем будут регистрироваться осцилло» графом 18 (фиг. 3, период „- ь., }.

Увеличение температуры теплоносителя с помощью нагревателя и одновременно ра- щ бочего спая термопары, температуры которых принимаются равными, приведет к уменьшению,. импульсов по амплитуде (период . — ь } и они исчезнут (период

Г ), когда температуры теплоноси- 4у теля и среднемассовая температура, капель будут равны. Дальнейший нагрев теплоносителя вызовет появление отрицательных импульсов (период ь - ь, ). Визуальный контроль за процессом осуществляется с

noM onIbIo KG ToQHoI o осциллографа 1 6 (фиг. 1), ждущая развертка которого запускается сигналом от блока .14, а согласу« ется с моментом прохождения полезного. импульса с помощью блока 15 задержки.

М

Значение равновесной температуры t,< которое соответствует равновесному соI стоянито рабочего сная термопары в пе58 6 риод ь2 — ь З, определяется путем расшифровки осциллограммы и является исходным для определения среднемассовой температуры капель в данной точке траектории их движения. Абсолютное значение среднемассовой температуры кагель определяется алгебраической суммой ХС р t где т.,.- температура холодного спая терм опары 10, ко то рая изм еряется с помощью дополнитель ной термопары 12.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения среднемас совой температуры падающих капель и сократить трудоемкость измерений. 1

Формула изобретения

Устройство для измерения среднемассовой температуры падающих капель, содержащее дозатор-капельницу, диффузор с термоизолированными стенками и термо пару с рагистратором термо-ЗДС, о тличающееся тем,что,сцелью повышения точности и уменьшения трудоемкости измерений путем автоматизации процесса измерений и обработки результатов, в него введены установленный в нижней части диффузора термоприемник с системой подачи жидкого теплоносителя, дополнительная термопара с измерителем, усилитель постоянного тбка, второй ре гистратор, блок управления дозаторомкапельницей и блок задержки, при этом система подачи теплоносителя состоит из последовательно соединенных регулятора расхода, насоса, термостатированного ре1зервуара, регулируемого нагревателя и. регулятора уровня, а термоприемник выполнен в виде капсулы с приемным ow верстием и с установленной в ней тонкостенной трубкой, сообщающейся с регула тором расхода и образукяцей со стенками капсулы канал ввода теплоносителя, сообщающийся с регулятором уровни, причем горячий спай термопары установлен в верхней части тонкостенной трубки, а холодный спай термопары и горячий спай дополнительной термопары установлены в дозаторе-.капельнице, блок управления которой черж блок задержки соединен с од иим из входов второго регистратора, дру гой вход которого подключен к одному из выходов усилителя постоянного тока, вто рой выход которого соединен с входом

7 977958 регистратора термо-)ДС, а на вход усилителя подключена термопара. И

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

365596, кл. 0 01 К 13/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 200819, кл, б 01 К 13/02, 1965

{прототип) .

Составитель Г. Мухина

Редактор Ю. Ковач Техред М.Коштура Корректор В. Прохненко °

Заказ 9200/55 Тираж 887 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