Устройство для определения коэффициента теплоотдачи поверхности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 164227 19) Яи 3 01 К 17/2 Я ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ МУ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТО фиг 1ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Горьковский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРЬВ 265497, кл, 6 01 К 17/06, 1970.Авторское свидетельство СССРМ 728005, кл. 6 01 К 17/06, 1980,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повыситьточность определения коэффициента теплоотдачи за счет использования пневматического метода измерения температуры,позволяющего непосредственно определятьсреднюю температуру поверхности теплообменника. В корпусе 2 с патрубками подвода 3 и отвода 4 охлаждающей воды размещен элемент 5 теплообменника, подключенный патрубком 6 к источнику пара высоких параметров и снабженный патрубком 7 отвода конденсата. Коаксиально элементу 5 теплообменника находится цилиндрическая камера 9, образованная герметично соединенной с торцами корпуса 2 перегородкой. Камера 9 разделена на два герметичных отсека 11 и 12, заполненных газом и подсоединенных к первому дифференциальному манометру 13, Герметичный отсек 11 расположен вне корпуса 2 устройства и охлаждается воздухом, На патрубках подвода и отвода охлаж-, дающей воды установлены внешние герметичные газовые отсеки 14 и 15, подсоединенные к второму дифференциальному Я манометру 16. По измеренным отношению разностей давлений на входах манометров 13 и 16, а также расходу охлаждающей воды определяют коэффициент теплоотдачи. 2 ил.Ьв(3) Рн 1+ 45 в камере, соответв момент заполнемпературе газа в ффициент давле/ Р(1 п - 1 с),Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может найти применение для исследования процесса теплообмена при стационарном движении жидкости или газа в канале различной конфйгурации, преиму щественно в условиях конденсации паров жидкостей.Целью изобретения является повышение точности.На фиг,1 изображено описываемое уст ройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг,1.Устройство 1 для экспериментального определения коэффициента теплоотдачи содержит водоохлаждаемый корпус 1 с тру бопроводами подвода 3 и отвода 4 охлаждающей воды. В корпусе 2 соосно размещен отрезок трубы теплообменника 5 с толщиной стенок дст. Элемент 5 изготовлен иэ материала, коэффициент теплопроводно сти которого Лат, и подключен концом 6 к источнику пара высоких параметров, а концом 7 - к патрубку 8 отвода конденсата, В корпусе 2 коаксиально отрезку трубы теплообменника размещена цилиндрическая 25 камера 9, образованная герметично соединенной с торцовыми стенками корпуса 2 перегородкой, с зазором относительно элемента 5 дг и коэффициентом теплопроводности заполняющего ее газа Л 2, Камера 9 30 снабжена перегородкой 10, которая делит ее на два герметичных отсека 1 1 и 12, Отсек 11 расположен на отрезке трубы теплообменника вне корпуса 2, Отсеки 11 и 12 заполнены газом и подсоединены к дифференциально му манометру 13, На трубопроводах 3 и 4 размещены внешние герметичные тороидальные газовые полости 14 и 15, которые подсоединены к дифференциальному манометру 16. 40Устройство работает следующим образом.Перед измерением коэффициента теплоотдачи отсеки 11, 12, 14, 15 заполняют газом с одинаковыми температурой и давлением, В элемент 5 теплообменника подают пар высоких параметров, а в корпус 2 - охлаждающую воду, После установления в нем стационарного режима теплообмена фиксируют разность давлений в газовых отсеках ЛР 1 ЛР 2 соответствующими манометрами и расход охлаждающей воды Оохл.По закону Ньютона-Рихмана средний по поверхности коэффициент теплоотдачи при конденсации будет где а - коэффициент теплоотдачи;1 с - температура поверхности;1 в - температура насыщенного пара; Р - площадь поверхности;О - количество теплоты, воспринятое холодным теплоносителем, согласно уравнению теплового баланса где бохл, Ср - расход и теплоемкость охлаждающей воды;1 вых, 1 вх - тЕМПЕратура ВЫХОда И ВХОда охлаждающеи воды,Согласно закону теплопроводности температура поверхности предлагаемого устройства (фиг.2) будет а дг дст 1 с = 1 г+2 - +-( -где 1 г - средняя температура газа в камере 9;дг - толщина газовой полости камеры 9; дст - толщина стенки элемента 5;Лт, Лст - коэффициенты теплопроводности газа и стенки.Подставив (2) и (3) в (1), получим А ост2 ГТемпература газа в отсеках 11, 14, 15 (при отсутствии теплообмена с наружных СТЕНОК КаМЕР) бУДЕт РаВНа 1 п, 1 вх, 1 вых СООтветственно,При постоянном объеме газа зависимость его давления от температуры определяется выражением где Рн и Р - давление газа СтВУЮЩЕЕ тЕМПЕРатУРЕ 1 н ния камеры газом и те момент измерения;8 - термический ко Таким образом, если камеры 11, 12, 14, 15 в начальный момент заполнения газом с одними и теми же давлением Рн и температурой 1 н, то, подставив (6) в (4), получим вы ражение для определения по результатамизмерений коэффициента теплоотдачи1642276 мость вычисления среднего коэффициентатеплоотдачи по замеренным точкам, чтовносит значительные погрешности. 1а - , , (7)й;СДР 2,4 -АЮла Яст яфия г Составитель Е. РязанцевРедактор А. Маковская Техред М.Моргентал Корректор М. Пожо Заказ 1139 Тираж 386 .ПОдписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Изобретение направлено на уменьшение методических погрешностей измерения, причем в качестве термодатчиков используются герметичные тороидальные полости, заполненные газом и представля ющие собой термобаллоны газовых термометров. Организация газовой полости только на теплопередающей поверхности (отсек 12) беэ замены термопар или других датчиков температуры, измеряющих темпе ратуру пара, входа и выхода охлаждающей среды; ведет к необходимости измерять давление и температуру газа, заполняющего отсек 12 в начальный момент времени. Размещение термобаллонов (газовых поло стей) на трубопроводе, подводящем пар, и трубопроводах подвода и отвода охлаждающей среды позволяет измерять отношение разности давлений непосредственно в этих отсеках Ь Р 1/Ь Рг вне зависимости от 25 начального давления и температуры газа, заполняющего отсеки, а также его термического коэффициента давления.Измерение с помощью описываемого устройства сразу дает средний коэффици внт теплоотдачи по поверхности отрезка трубы теплообменника. Измерение температур термопарами вызвало бы необходиФормула изобретения Устройство для Определения коэффициента теплоотдачи поверхности, содержащее цилиндрический корпус с торцовыми крышками и патрубками подвода и отвода охлаждающей жидкости, в котором соосно размещен отрезок трубы теплообменника, снабженный патрубками подвода пара и отвода конденсата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя дифференциальными манометрами и размещенной внутри корпуса цилиндрической перегородкой, герметично скрепленной с его торцовыми крышками, а патрубок подвода конденсата и патрубки подвода и отвода охлаждающей жидкости снабжены отрезками труб большегодиаметра с торцовыми крышками, образующими соответственно первую, вторую и третью герметичные тороидальные полости, заполненные термометрическим газом так же, как и пространство между отрезком трубы теплообменника и цилиндрической перегородкой, которое связано с, одним из входов первого дифференциального манометра, другой вход которого соединен с первой герметичной полостью, а вторая и третья герметичные полости соединены с входами второго дифференциального манометра.