Способ определения коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости

(5)5 (3 01 К 17/ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Нижегородский филиал Института машиноведения им, А.А.Благонравова и Нижегородский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ. 1569597, кл, 0 01 К 17/20, 1988.Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена, - М.:Энергия, 1979, с. 256-258,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ КИПЕНИИЖИДКОСТИ(57) Использование; область теплофизического эксперимента, для определения коэффициента теплоотдачи при кипении,конденсации и конвективном теплообмене.Сущность изобретения; нагревают электрическим током экспериментальный участок в Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для экспериментального определения коэффициента теплоотдачи при кипении и конденсации в стационарном режиме, а также при конвективном теплообмене.Известен способ определения коэффициента теплоотдачи, заключающийся в непосредственном нагреве трубчатого образца электрическим током, измерении температуры поверхности теплоотдачи, температуры теплоносителя, теплового потока и вычислений коэффициента теплоотдачи по измеренным значениям.Недостатком известного способа является узкая область использования, поскольку коэффициент теплоотдачи определяется виде трубки-нагревателя, помещенной в исследуемую жидкость, и одновременно подают охлаждающую среду в трубку-конденсатор, Измеряют мощность электрического тока и температуру насыщения исследуемой жидкости при установившемся режиме кипения. Осуществляют подачу охлаждающей среды с тем же расходом, что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель. Одновременно экспериментальный участок нагревают током удвоенной мощности, Температуру охлаждающей среды изменяют до достижения первоначального значения температуры насыщения исследуемой жидкости. Измеряют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе нагревателя и конденсатора, идентичных по геометрическим размерам и материалу, По измеренным значениям расчетным путем определяют коэффициенты теплоотдачи для каждого вида процесса теплообмена. 1 ил. только для одного вида процесса теплообмена - конвективного.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости, заключающийся в нагреве электрическим током экспериментального участка в виде трубки - нагревателя, помещенной в исследуемую жидкость, подаче охлаждающей среды в трубку - конденсатор, измерении мощности электрического тока, температуры внутренней поверхности трубки - нагревателя, температуры и давления насыщения исследуемой жидкости при установившемся режиме кипения, По измеренным значениям определяюткоэффициент теплоотдачи (акоп,) по расчетной формуле0скип.= р-г ---ГДЕ то = тт - Ь - тЕМПЕРатУРа НаРУжНОй поверхности стенки трубки с учетом перепада температуры по толщине стенки; Дт= - ( 3 п --- )0 ог Ог ог 12 Р Х я01 20 - электрическая мощность, подводимая к трубке и передаваемая кипящей жидкости;б 1, бг - соответственно внутренний диаметр трубки и диаметр, на котором расположены спаи датчиков температуры (термопар);А - теплопроводность материала стенки трубки;Р -поверхность теплоотдачи;1 -температура внутренней поверхности трубки;Ь - температура насыщения исследуемой жидкости.Заделка термопар не на поверхности трубки, а вблизи нее позволяет устранить нарушение теплообмена на поверхности и уменьшить тем самым погрешность измерения температуры трубки. При этом погрешностиизмерения температуры, обусловленные подводом и отводом тепла от Термопар, йе устраняются, что снижает точНость измерения температуры поверхности теплообмена,,Цель изобретения - повышение точности при одновременном увеличении эффективности за счет обеспечения возможности определения коэффициентов теплоотдачи при конденсации и конвективном теплообмене.Поставленная цель достигается тем, что охлаждающую среду подают с тем же расходом, что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель, идентичную по геометрическим размерам трубке-конденсатору, нагревают экспериментальный участок электрическим током удвоенной мощности, изменяют температуру охлаждающей среды до достижения первоначального значения, в установившемся режиме кипения измеряют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе трубки-нагревателя и трубки-конденсатора и по измеренным значениям определяют искомые коэффициенты теплоотдачи,На чертеже показано устройство для реализации предложенного способа.Устройство содержит герметичный корпус 1, частично заполненный исследуемойСоха, - расход охлаждающей жидкостиез нагреватель и конденсатор; 89882 4жидкостью 2, В корпусе 1 заделана трубка- нагреватель 3, подсоединенная к источнику тока 4. В верхней части корпуса установлена трубка-конденсатор 5, идентичная по размерам и материалу трубке-нагревателю, подключенная к источнику охлаждающей воды 6 через вентиль 7 и термопары 8. Выходной патрубок 9 конденсатора соединен через теплообменник 10 с трубкой 3, "0 С помощью вентилей 11, 12 осуществляется подача охлаждающей жидкости в нагреватель 3, Расход жидкости измеряется расходомером 13, а температура на входе и выходе из конденсатора и нагревателя -термопарами 14 и 15.Корпус 1 также оснащен дополнительной арматурой - дренажным вентилем 16 и воздушным клапаном 17.Способ осуществляют следующим обра зом.Подают электрический ток на трубку 3,а в трубку 5 подают охлаждающую жидкость от источника 6 открытием вентилей 7 и 11, при закрытом 12. Вентилем 7 регулируют расход охлаждающей жидкости через трубку 5 до достижения в корпусе 1 температуры насыщения исследуемой жидкости. Измеряют электрическую мощность на экспериментальном участке трубки 3, температуру 30 насыщения (температуру пара) - термопарой 8 и термопарами (на чертеже не показаны) - температуру внутри трубки 3, Затем на трубку 3 подают электрический ток удвоенной мощности, закрывают вентиль 11 и от крывают вентиль 12, подают охлаждающуюжидкость через теплообменник 10 в трубку 3, регулируя ее температуру для установления первоначального значения температуры насыщения исследуемой жидкости.40 Измеряют расход охлаждающей жидкости через конденсатор 5 расходомером 13 и температуру охлаждающей жидкости на входе и выходе из конденсатора и нагревателя термопарами 14 и 15.45 Коэффициенты теплоотдачиа рассчитываютпо формулам:- при конвективном теплообменеть на экспереализации счет исклюия температдачи тст, ура внутри ной в исслеар 1 з тж вых Свх )/ нд. = Оохл.С(тт тж + Йз)3,Ср - удельная теплоемкость охлаждающей жидкости;н н1 вх, твых 1 вх, твых - соответственно температура охлаждающей жидкости на входе и выходе из нагревателя и конденсатора;- длина экспериментального участка (трубки);Л - коэффициент теплопроводности материала трубки;ст - температура внутренней поверхности трубки;б 1, б 2 - соответственно внутренний и наружный диаметры трубки;Р - поверхность теплоотдачи;при конденсации Формула изобретения Способ определения коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости, заключающийся в нагреве электрическим током экспериментального участка в виде трубки- нагревателя, помещенной в исследуемую жидкость, подаче охлаждающей среды в трубку-конденсатор, измерении мощности электрического тока, температуры внутренней поверхности трубки-нагревателя, температуры и давления насыщения исследуемой жидкости при установившемся режиме кипения,отл ичаю щийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном увеличении эффективности за счет обеспечения возможности определения коэффициентов теплоотдачи при конгде Л 1= - - (1 -а гдЯП,ц0 - электрическая мощнос15риментальном участке.Повышение точности приданного способа достигается зачения необходимости измерентуры поверхности теплооИзмеряется только температтрубки-нагревателя 3, помещендуемую кипящую жидкость,денсации и конвективном теплообмене, подают охлаждающую среду с тем же расходом, что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель, идентичную по геометрическим размерам трубке-конденсатору, нагревают экспериментальный участок электрическим током удвоенной мощности, изменяют температуру охлаждающей среды до достижения первоначального значения температуры насыщения исследуемой жидкости, в установившемся режиме кипения измеряют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе трубки-нагревателяи трубки-конденсатора, по измеренным значениям определяют искомые коэффициенты теплоотдачи.1789882 каз 345 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 и ГКНТ ССС венно-издательский комбинат "Патент", г, Уж ул.Гагарина, 1 Прои Составитель А, Кулакова едактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова