Способ измерения плотности теплового потока и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОБЕТСНИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО(и 329 17 ОО о 4 о ГОСУДАРСТВ 1:ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР И ОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ ОРСКОМУ СВИ 20ионный инс(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение может быть использовано при определении теплового потока от греющей поверхности к кипящей жидкости, а также при определении коэффициентов теплоотдачи прикипении в условиях свободного конвективного теплообмена, при определении коэффициентов теплопроводностипо методу пластины в стационарныхусловиях. Цель изобретения состоитв повышении точности, уменьшениивремени измерения, упрощении конструкции устройства при определении ель изобре Изобре ни я по вьпп плотности т ение точ еплового ение относится к тепловым и может бить использовано овании тепло- и массообности измерени потока и сокра змерени ри иссл ие времени эти на жидкостен в условиях кипения мер ени(56) Геращенко О.А.,Тепловые и температурКиев, Н-Д, 1965, с.14Чиркин В.С. Теплопмлкпенных материалов1962, с.113,2 теплового потока по скрытой теплоте парообразования при кипении жидкости на контрольной греющей поверхности. Это достигается тем, что сосуд с кипящей в нем жидкостью, выполненный в виде поплавка ступенчатой цилиндрической формы, помещают в термостатированный объем другой жидкости (нагреватель) с более высокой температурой кипения, Производят гидростатическое взвешивание поплавка и регистрируют изменение массы лМ кипящей в нем жидкости за фиксированный промежуток времени Д , Тепловой поток о определяют по измеренным параметрам. Устройство для осуществления способа содержит жидкост- ф ный термостат, плавающий уровень отсчета и сосуд с кипящей в нем жидкостью на контрольной греющей по- С верхности. Сосуд, погруженный в термостат, выполнен в виде поплавка ступенчатой ципиндрнческой формы с соотношением диаметра широкой его части к диаметру узкой не менее 1 О. Сосуд выполнен с термоизолированными боковыми поверхностями и с возможностью регистрации величины его всплытия относительно плавающего уровня отсче- фф та по шкале, нанесенной на пароотвод- Ж ную трубку, 2 с.п, ф-лы, 1 ил, (РНа чертеже изображено устройстводля измерения плотности 7 тепловогопотокаУстройство для измерения плотнос 5ти теплового потока содержит нагреватель - термостат 1, сосуд 2 с кипящей жидкостью, пароотводную трубку3 со шкалой глубины погружения сосуда 2, изменяемый балластный груз 4,плавающий уровень отсчета 5, прозрачную втулку б отсчета уровня. В качестве нагревателя используют жидкостной термостат, снабженный подогревателями и электронным блоком управления и установки заданного режиматермостатиронания, Сосуд с кипящейжидкостью выполнен в виде поплавкацилиндрической формы, днище которогоявляется термочувствительной поверхностью, а боковые поверхности еготеплоизолированы, для обеспечениятеплоотвода только через днище.Соотношение внутреннего диаметра Вширокой части сосуда к наружному диа метру пароотнодной трубки 6, должнобыть не менее 10, а длины пароотводной трубки к высоте сосуда - поплавка в интервале 5-10, что обеспечивает высокую чувствительность гидроста- ЗОтического взвешивания сосуда 2.Узкаячасть поплавка имеет шкалу погружения, снабженную предельными рисками,К нижней части сосуда 2 прикрепленбалластный груз 4, масса которогодолжна обеспечить устойчивое удержание сосуда 2 в плавучем состоянии ив вертикальном положении. Максимальный уровень жидкости в сосуде не дол.жен превышать 0,75 высоты этого со Осуда,Плавающий уровень отсчета 5 автоматически обеспечивает компенсациювозможного изменения уровня свободной поверхности жидкости в термостате. Для обеспечения удобства и большей точности регистрации уровнявсплытия поплавка в качестве меткипринят внешний плоский торец прозрачной втулки б плавающего уровня отсчета 5,Способ реализуется следующим образом. На подготовительном этапестроят график зависимости величиныпогружения сосуда в з;идкость нагревателя от массы заливаемой в него55жидк ос тиНа рабочем этапе н жидкостномтермостате устанавливают заданную температуру, в поплавок заливается исследуемая жидкость н количестве, обеспечивающем превышение ее уровнямаксимал. лого значения, когда поплавок балластным грузом упрется в дно термостата, а верхняя предельная риска шкалы на узкой части поплавка опустится ниже метки плавающего уровня отсчета. Эта излишняя масса исследуемой жидкости выкипает в течение времени, необходимого для прогрева всей системы, включающей термостат, поплавок и исследуемую жидкость, и установления стационарного режима кипения жидкости. Измерения начинают в момент времени,когда верхняя предельная риска шкалы подойдет к контрольной метке. При этом регистрируют по шкале на узкой части поплавка изменение погружения поплавка за измеряемый интервал времени Ь 1 и по тарировочному графику определяют массу испарявшейся жидкостиМ. Одновременно измеряют величину барометрического давления, относительно которой из таблиц теплофиэических свойств исследуемой жидкости находят скрытую теплоту парообразонания г. Зная площадь контрольной поверхности кипения Р,равной площади внутренней поверхности днища поплавка, величчну плотности теглового потока Ч определяют из соотношенияиЧ = ------ фЙВ дальнейшей подобные измерения, включая опыты с различными исследуе мыми жидкостями и различными значениями температуры жидкости н термостате, проводят аналогичным образом, контролируя момент, пока еще кипящая жидкость в поплавке не достигнет своего заданного минимального уровня, о чем судят по подходу к контрольной метке нижней предельной риски шкалы.Точность измерения плотности теплового потока Ч зависит от отношения 4 М/Ф и главным образом от точности гидростатического взвешивания, т,е. определенияМ. поэтому конструкция устройства выполнена таким образом, чтобы обеспечивалось: полная эвакуация образующегося н поплавке пара и исключение процесса конденсации пара н поплавке, для чего боко1483290 вые поверхности его оборудованы экранно-вакуумной теплоиэоляцией. грузом, а в крышке жидкостного термостата свободно установлен плавающий уровень отсчета со сквозным отверстием для пароотводной трубки, в котором жестко закреплена прозрачная втулка со шкалой отсчета уровня,Составитель А.ГлушкБандура Техред М. Ходанич асилье оррект Реда/38дарственног113035 Заказ 2 ВНИИПИ Г сн Тиоми ытиям при ГКНТ ССС 4/5 та по изобретениям и от Ж, Раушская наб., ос роизводственно-издатеЛьский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 Формула и э обр ет ения51 . Способ определения плотности теплового потока по скрытой теплоте парообраэования, заключающийся в измерении количества испаривпейся жид 10 кости при кипении ее на контрольной греющейся термочувствительной поверхности эа Аиксированный промежуток времени, по которому рассчитывают плотность теплового потока, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точноСти и сокращения времени измерения, жидкость нагревают до температуры кипения, помещая ее в сосуде в термостатированный объем с теплоносителем, температура которого выше температуры кипения жидкости на 5 - 25 С, осуществляют непрерывное гидростатическое взвешивание сосуда с жидкостью, измеряют скоростьего всплытия, по которому рассчитывают искомый параметр.,2. Устройство для измерения плотности теплового потока, содержащее жидкостной термостат с отверстием в его крышке и размещенный в нем сосуд с термовакуумной иэоляциеч боковых поверхностей, термочувствительным основанием и пароотводной трубкой, отличающееся тем, что сосуд выполнен в виде поплавка цилиндрической Формы с соотношением диаметров внутреннего сосуда и внешнего пароотводной трубки не менее 1 П и снабжен изменяемым балластным