Способ определения составляющих теплового потока и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 2705 11 4 С 01 К 17/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Институт теплофизики СО АН СССР (72) Б.Ф.Бояршинов, Э.П.Волчков, В.И.Терехов и В.И.Титков(56) Авторское свидетельство СССР Р 746210, кл. С 01 К 17/02, 1978,Геращенко О.А. и др. Новые приборы для исследования свойств теплового излучения: Материалы 1 1 Г Всесоюзного совещания по лучистому теплообмену, Краснодар, 1975, .с. 107- 116.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВЛЯ 10 ЩИХ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон исследований. Охлаждение поверхности пористого тела 2происходит при испарении жидкости .из него, компенсируемом подачейжидкости из резервуара 3 через расходомерное устройство 4, обеспечивающей постоянство толщины испаряющейся пленки. Измерив температуру в ядре потока и на стенке, определяютотношение неконвективного и суммарного тепловых потоков термопарами 5 и 6. Вычисляют знтальпию газового потока, по которой рассчитывают величины составляющих теплового потока. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.Изобретение Относится к измерительной технике и может быть испопьзовано для определения составляющих теплового потока к поверхности в условиях сложного радиационно-конвек- Бтивного или кондуктивно-конвективного теплообмена, а также при наличии фазового перехода на поверхности теплообмена.Цель изобретения - расширение ди-апаэона исследований путем обеспечения возможности проведения измерений при радиационно-конвективномтеплообмене, а также при наличии фазового перехода на обтекаемой поверхности,На фиг.1 приведена схема устройства для реализации способа, когдафазовый переход происходит на поверхности жидкости; на фиг.2 - диа Ограмма, рассчитанная для системывода - воздух,В кювете 1 с жидкостью помещенопористое тело 2. Резервуар с жид"костью 3 расположен последовательно с расходомером 4 и соединен сним и с кюветой трубопроводом. Термопара 5 контактирует с поверхностьюпористого тела 2, термопара 6 размещена непосредственно в газовом пото- ЗОке на заданном расстоянии тепловоспринимающей поверхности. Обе термопары соединены с блоком 7 регистрации.Устройство для определения составляющих теплового потока работает следующим образом.При обтекании поверхности пористого тела 2 потоком .газа происходит испарение жидкости и охлаждение поверхности до температуры адиабатического испарения. Расход испарившейся жидкости компенсируется подачей ее из резервуара 3 через расходомерное устройство 4. Подача жидкости происходит за счет капиллярных сил благодаря наличию пористого тела. Такая организация подвода жидкости с тепловоспринимающей поверхности обесПечивает постоянство толшины испаряющейся пленки жидкости и высокую точность измерения ее расхода, При наличии неконвективного источника тепла Ч температура по 3верхности жидкости возрастает(фиг.2). Уровень температуры поверхности с фазовым переходом связан соотношением между тепловыми потоками неконвективным Ч и суммарным Ч, и не зависит от условий обтекания поверхности. Измерив температуры Т и Т по диаграмме фиг.2 или по фор" мулам, определяют отношение Ч /Ч . По показаниям расходомерного устройства измеряют поток испарившейся жидкости 3 =: С/Б (где С-Г Кл 1Стс показание расходомера; 8 1 м площадь поверхности, с которой происходит испарение). Далее находят суммарный тепловой поток Ч = 3 г (гдеСт г - теплота фазового перехода), затем Ч - 3, г Ч/Ч и из баланса тепла настенке - конвективную составляющую ЧЕсли действие конвективного теплового потока Ч, возникающего приобтекании газом поверхности, на которой происходит фазовый переход, например испарениесопровождается воздействием на нее теплового потока друГОЙ природы Ч (кондуктивный или иной), то уравнение баланса тепла на тепловоспринимающей поверхности можно записать как.Ч+ Ч = 3г = Чг кг 1Где 3 - поток вещества на стенке, например поток испарившейся или сконденсировавшейся жидкости;г3 - теплота фазового перег Джкгхода;суммарный тепловойДжм 2 споток,Поскольку процессы переноса тепла и вещества аналогичны, то тепловые потоки Ч и О , характеризующие конвективный теплообмен и массооб-мен, одинаковым образом зависят от гидродинамических условий, т,е. от условий обтекания поверхности на которой происходит фазовый переход, их отношение не зависит от этих усло - вий, Поэтому отношение не зависит от особенностей обтеканияповерхности и определяется теплофизическими свойствами системы испаряющая жидкость - гаэ и граничнымиусловиями, Если расписать выражение(1) с учетом баланса вещества на, 12/0588 О формула изобретения где С и С-- - - теплоемДжрп ро кг град,кости пара и газа;Т, и Т 4К - температуры в ядре потока и на стенке, 25Учитывая выражение (3), очевидно,что отношение (2) определяется лишь. величинами в ядре потока К и Т настенке Т и К,д, причем Т и К,связаны между собой условием на ли- ЗОнии насыщения.Для определения безразмерных отношений Ч,/Ч и Ч/Ч 1 достаточно определитЬ Т Кб и Т . Если измеренпоток вещества 1 то определяетсяЧ. = .1 Г и величина составляющихч = зг ч /ч и ч = з г ч /ч.Предлагаемый способ определениясоставляющих теплового потока применим для исследований напРимеР, про-. 40цессов сушки, сублимации, когда поверхность теплообмена находится,как правило, в условиях совместногодействия тепловых потоков различнойприроды. испаряющейся поверхности, получають-1К, 1 о 1 ст1 - .; (2)гбгде , - число Льиса-Семенова, известное для выбранной системы, число близкое к единице;и - показатель степени, слабо зависящий от режима обтекания (и = 0,6 для турбулентного режима и и = 0,66 для ламинарного); К и К, - весовые концентрации испаряющегося вещества на поверхности с фазовым переходом в ядре потока;-1, - разность энтальпий в ядре потока и на испаряющейся поверхности,1. - Срф Кц+ (1 К ) Сро 1 Т.(3) =Ср, (1-К)+СК, Тб,Применение этого способа наиболее эффективно в объектах, имеющих поверхности с фазовым переходом. В этих условиях теплообмен на участке, вьщеленном в качестве тепловоспринимающей поверхности, адекватно отра " жает состояние процесса, не внося . искажений. 1. Способ определения составляющих теплового потока, заключающийся в измерении суммарногопотока к,поверхности теплообмена с последующим Разделением его на составляющие, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что, с . целью расширения диапазона исследований, при измерениях на поверхности теплообмена осуществляют фазовый переход вещества, определяют его . массовый поток, измеряют температуру поверхности теплообмена и над ней и по результатам измерений вычисляют энтальпию газового потока, по которой рассчитывают величины составляющих теплового потока. 2. Устройство для определения со с ставляющих теплового потока, содержащее измерительный участок поверхности теплообмена и две термопары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона исследований, в него введены кювета, сообщенная через расходомер с резервуаром с жидкостью, и блок регистрации, связанный с выходами расходомера и обеих термопар, одна из которых. Расположена на поверхности теплообмена, а другая на заданном расстоянии от нее, при этом измерительный учасг. ток поверхности теплообмена выполнен из пористого материала и размещен в кювете с жидкостью..Редактор Л.Пчелинская Техред И.Попович амборская оррек каз г и 113 ауш Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгор Гроектная,4 32/42ВНИИПИ Гоопо дела035, Мо Тираж 7 дарствени изобрете ква, ЖПодписноитета СССРткрытийкая наб., д, 4/5 к ф