Способ определения температуропроводности жидкостей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСООИАЛИСТИЧЕСНИХ 19) (11) 138 РЕСПУБЛ 1 И 25/1 51 ОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИЯ ПРИ ГКНТ СССР КОМИТЕТОТНРЫТИЯМ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВУ ЕТ К АВТОРСКОМ ще(71) Львовский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) Е.П.Пистун, И,С.Василькивский, Я,Т,Рогоцкий и Я.П.Юсык(56) Авторское свидетельство СССР У 495593, кл. С 0 1 И 25/ 18, 1974.Авторское. свидетельство СССР Нф 1495697, кл. С 01 И 25/18 1987.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ(57) Изобретение относится к области тепловых испытаний жидкостей, а именно к области определения их температуропроводностей. Цель изобретения - повышение точности и упроИзобретение относится к тепловым испытаниям жидкостей, а именно к определению их температуропроводностиЦель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений.На чертеже представлена схема густановки для осуществления способаУстановка состоит иэ емкостей 1 и 2 для исследуемой жидкости и жидкости сравнения соответственно насосов 3 и 4, задатчиков 5 и 6 расхода и измерительного блока 7, представляющего собой две трубки 8 и 9 на которых установлены водяные рубашки 10 и 11. На трубках 8 и 9 также посажены цилиндрические пустотелые камеры 12 и 13, выполненные с возможностью перемещения вдоль осей этих трубок, в которых циркулирует теплоноситель ние процесса измерений. Использует- ся сравнительный способ измерений. Исследуемая жидкость и жидкость сравнения с равными исходными температурами пропускаются с постоянными и равны. ми расходами через теплообменные каналы. Температура стенок теплообменных каналов задается равной для обоих жидкостей. Выбирают сечения жидкостей с равными избыточными температурами. Их удаления от начал тепло- обменных участков обратно пропорциональны температуропроводностям жидкостей. По сравнению со способом- прототипом достигается повышение точности и упрощение процесса измерения за счет исключения излучений разноси температур, а также среднемассо 1 х температур. 1 ил. из термостата 14. В сечении трубок 8 еюйи 9 установлены спаи диЬФеренциаль- фной термопары 15, подключенной кнуль-индикатору 16, В водяных рубаш- раках 10 и 11 циркулирует теплоноситель иэ термостата 17. ООСпособ осуществляется следующимобразом,Жидкости из емкостей 1 и 2 прокачивают насосами 3 и 4 через термостат 17. где они нагреваются до одинаковой температуры, и через иэмери- ательный блок 7, При этом расходы жидкостей поддерживают одинаковыми с по- Ьмощью эадатчиков 5 и 6 расхода соответственно.В начале трубок 8 и 9предусмотрены изотермические участки,которые создаются водяными рубашками10 и 11, предназначенными для полу 1631386чения установившегося режима течений с параболическим профилем скорости. Внутреннее пространство камер 12 и 13 ограничивает теплообменные участки трубок 8 и 9. Циркуляция в камерах теплоносителя иэ термостата 14 обеспе" чивает поддержание равных и постоянных по длине теплообменных участков температур стенок трубок. Температура 0 термостата 14 задается отличной от температуры водяных рубашек 10 и 11,В каждой их трубок Фиксируют сечение, в котором сопоставляются между собой температуры жидкостей, Эти сечения выбираются внутри теплообменных участков.Для измерения температуропроводности жидкости камеру 12 устанавливают в некотором Фиксированном поло 20 жении. Перемещая камеру 13 по трубке 9, добиваются уравнивания измеряемых температур и по соотношению расстояний от начала теплообменных участков до сечений, в которых контролируют 25 разность температур, определяют искомую величину.Измерение необходимо осуществлять только в стационарных условиях тепло- обмена, т.е, после перемещения зоны воздействия необходимо выдержать некоторое время стабилизации режима, которое определяется по стабилизации показаний нуль-индикатора.На чертеже показаны два измеряемых расстояния от начала участка теплообмена до сечения, в котором контролируется температура жидкости: 1 - относится к исследуемой жидкости; 1 э - к жидкости сравнения.Расчетная Формула имеет вид1 эа=а - )1 х где а - температуропроводность исследуемой жидкости;а - температуропроводность жццЭкости сравнения.Эта расчетная Формула получена при следующих допущениях: напор ное течение жидкости и процесс тепло- обмена стационарны, жидкость несжимаема, ее физические свойства постоянны, т.е. не зависят от температуры и давления; течение жидкости стабили - 55 эировано, т.е. профиль скорости не изменяется по длине (участку тепло- обмена предшествует изотермический успокоительный участок, на протяжении которого Формируется профиль ско рости); расход жидкости задан или, что то же самое, известна средняя по сечению скорость жидкости; во входном сечении теплообменного участка температура жидкости постоянна по сечению; температура внутренней поверхности стенки трубы на участке теп. лообмена .постоянная; ) в потоке отсутствуют внутренние йсточники тепла, а количество тепла, выделяющееся вследствие диссипации энергии, пренебрежимо мапо; изменение теплового потока вдоль оси трубы, обусловленное теплопроводностью, мало по сравнению с изменением теплового потока вдоль оси, обусловленным конвекцией.При этих условиях распределение, избыточной (отсчитанной от температуры стенки трубы) температуры по длине теплообменного участка экспоненциально зайисит от продольной координаты, и в сечениях, где эти температуры равны, справедлива приведенная Формула.При реализации способа используют две одинаковые медные трубки с внутренним диаметром й= 4 мм, внешним диаметром 6 мм, длиной 400 мм. Длины теплообменных участков, сразмещенными на них водяными рубашками, которые интенсивно омываютсяо теплоносителем (водой при 20 С), для обеих трубок приняты одинаковыми - равными 200 мм.В качестве жидкости сравнения применяется толуол, теплофизические характеристики которого изучены довольно точно, Проводят измерения теплоФиэических характеристик воды и бенэола в диапазоне температур 300-330 К. Например, для 310 К получены значения температуропроводности:воды - 1,5310 м /с; бензопа 0,9 х х 10 м /с. Анализ показывает, что погрешность измерений составляет2-3 Е.Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения температуропроводности. Это достигается тем, что нет необходимости непосредственного измерения температур и их разностей и определения по этих значениях иско" мой величины. Кроме того, в предлагаемом способе отпадает необходимость: измерения среднемассовых тем17 Составитель В.ВертоградскийТехред М,Дидык Корректор И,Мус Редакто асард Подписное изобретениям и открытиям Раушская наб, д. 4/5каз ГКНТ СССР зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,5 16 ператур жидкостей на выходах иэ измерительных участков, что существенно упрощает процесс измерений. Способ может быть применен для массовых испытаний жидкостей в ограниченном диапазоне изменений температур. Формула изобретения Способ определения температуропроводности жидкостей, состоящий в том, что исследуемую жидкость и жидкость сравнения параллельно пропускают с равными расходами через одинаковые трубки равного сечения, обеспечивают отличие температур стенок трубок от температур жидкостей на участках теплообмена,313866температуры жидкостей на входе вучастки теплообмена поддерживают поотоянными и сопоставляют температурыжидкостей в двух сечениях трубок впределах участков теплообмена, о тл и ч а ю щ и.й с я тем, что, сцелью повышения точности и упрощенияпроцесса измерений, температуры стенок трубок на участках теплообменаподдерживают равными и постояннымипо участкам, изменяют расстояниемежду началом участка теплообменаи сечением, в котором контролируется температура до достижения равенства контролируемых температур, н посоотношению этих расстояний двух учасв.ков теплообмена судят об искомой величине.