Устройство для комплексного определения характеристик дисперсных систем с погруженными в них поверхностями его варианты

, 1233 А 1 4 СО САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТ ВТОРСН В 19 ологичестиомыщленностиян, В.В.Кориа и д, Н.М.Сайрачс ггишепгей Су 1 пеаг. Тгапзгег Со ГЬюЫдвед Вейв". пдаш. 20, 1981,В. Корнаракиго двнжущегоснтенсификации73. с. 104. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(21) 3717255/24-25 .(22) 29.03.84 (46) 23.05.86. Бюл (71) Одесский техн тут холодильной пр (72) В.А.Календерь и В.Г.Прохоров (53) 535.361 (088. (56) ТЛ.Г 1 ггяега 1 С.Я.Дочапочдс "1 пз Йег Гог Бгц 8 удп 8 Н 1 шшегвей ТиЪезьп 1 пй. Еп 8 Сешеа. Ги р. 82-88.Календерьян В,А Теплоотдача плотно слоя и методы ее н К.: Вива акола, 19(54) УСТРОЙСТВО. ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГООПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ С ПОГРУЖЕННЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ,(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено длякомплексного определения в одномопыте локальных и интегральныхструктурных, аэродинамических и теплообменных характеристик различныхдисперсных систем с погруженными вних оребренными поверхностями. Цельдостигается с помощью нового технического ревения, заключающегося втом, что устройство снабжено допол-.нительно приемниками светового излучения, системами измерения световых потоков и статических давлений,на поверхности цилиндра и ребер взазорах между лентами электронагревателя выполнены светоизлучающиеячейки и отборники статического давления. 2 с. и з.п.,ф-лы, 8 ил.1 12Изобретение относится к измерительной технике и предназначено длякомплексного определения в одномопыте локальных и интегральных структурных, аэродинамических и теплообменных характеристик различных дисперсных систем с погруженными вних оребренными поверхностями,Целью изобретения является расширение числа определяемых в одномопыте характеристик путем дополнительного определения локальных значений порозности дисперсной системэметодом ослабления в ней световогопотока и статического давления натех же участках оребренной поверхности, где определяются коэффициенттеплообмена (КТО). Это делает устройство пригодным для комплексныхисследований теплообменных, аэродинамических и структурных характеристик различных дисперсных систем спогруженными оребренными трубчатымиговерхностями.Иа фиг. 1 представлено устройство, выполненное в виде цилиндра спрямыми продольными ребрами, общийвид; на фиг. 2 - сечение А-А нафиг, 1; на фиг. 3 - сечение Б-Бна фиг. 1; на фиг. 4 - светоизлучающая ячейка; на фиг, 5 - устройство,выполненное в виде цилиндра с поперечными срезанными ребрами, общийвид на фиг. 6 - сечение В-В иафиг.5; на фиг. 7 - представлено устройство, выполненное в виде цилиндра с поперечными срезанными ребрами,общий вид; на фиг. 8 - сечение Г-Гна фиг. 7.Суть изобретения заключается втом, Что устройство снабжается дополнительно приемниками светового излучения, системами измерения световых потоков и статических давлений,на поверхности цилиндра и ребер в зазорах между лентами электронагревателя выполняются светоизлучающиеячейки и датчики статического давления. Для создания светового потокав ячейке, в цилиндре размещаетсяцентральный световод, подключенный квнешнему источнику регулируемогосветового потока и соединенный ответвлениями с ячейками, а также каналы, соединяющие датчики статического давления с измерительными устройствами, Световой поток в ячейкеможет быть создан также с помощьюсветоизлучающего люминесцентного 33016покрытия, нанесенного на стенке еевнутренней полости. В таком случаеотпадает необходимость ио внешнемисточнике света, центральном светоиоде и ответвлениях, что упрощает конструкцию. К недостаткам последнего варианта относится невозможность регулирования излучаемого ячейкой светового потока во время опыта. Для изменения излучаемого потока необходимо принять различные люминесцентные покрытия. Устройство для комплексного исследования структурных, аэродинамических и тенлообменных характеристик дисперсных систем у погруженных оребренных поверхностей (фиг,1) состоит из цилиндра 1 с ребрами 2, блока регулирования и измерения тепловых потоков и температур (не показан), приемника 3 светового излучения, блока регистрации (не показан), Цилиндр 1 и прямые продольные ребра 2 иэ ииэкотеплопроводного материала (например, гетинакса, дельта-древесины) снабжены ленточным электронагревателем 4, обеспечивающим равномерный тепловой поток во всех точках поверхностиблагодаря тому что ленФты электронагревателя капиброваны, имеют практически неизменное по длине поперечное сечение, изготовлены из материала, электрическое сопротивление которого слабо зависит от температуры (например, нихрома). Ленты наклеены вдоль цилиндра и ребер, так как КТО в этом направлении при поперечном омывании неизменен, Зазор междулентами составляет 1-2 мм, их ширина 3-5 мм. Электронагреватель подключен к источнику питания сети переменного тока с помощью автотрансформатора, стабилизатора и приборов, измеряющих параметры электрического тока (например, комплект К), В оциом из сечений цилиндра, близких к центральному, под каждой лентой электронагревателя расположен горячий спай термопары 5, термоэлектроды проложены в продольных канавках 6, введены с торца цилиндра и подключены к системе измерения температур, включающей переключатель с общим холодным спаем и потенциометр. Горячие спаи контактируют с внутренней поверхностью лент электронагревателя через тонкий слой неэлектропроводного клея.В этом же сечении на поверхности цилиндра и ребер в зазоре мсжду лен тами электронагревателя размещены светоизлучающие ячейки 7, соединенные ответвлениями 8 с центральнымЮ световодом 9. Светоизлучающая ячейка представляет собой щель длиной не менее 5 размеров частиц дисперсной среды, шириной меньше зазорамежду лентами электронагревателяна 0,5-0,8 мм. Центр каждой ячейкирасположен в зазоре между горячими спаями термопар, установленными подсоседними лентами. Ячейка заподлицо с поверхностью цилиндра (ребра)закрыта пластинкой 10, прозрачной для светового излучения. Центральный световод 9 представляет собой несквоэной продольный канал, подключенный в торцовом сечении цилиндра к внешнему общему источнику регу;лируемого светового потока 11 (например, люминесцентной лампе). Стенки световода 9, ответвлений 8 и ячеек 7 покрыты светоотражающим слоем. Световой поток в ячейках может быть создан и без внешнего общего источника света с помощью размещенных в иих индивидуальных источников, например люйинесцентных покрытий, электролюминесцентных панелей, светоизлучающих диодов. В этом случае центральный световод и ответвления от него к ячейкам не нужны, что упрощает конструкцию цилиндра. Противкаждой ячейки ус;ановлен приемник 3 светового излучения на креплениях 12,позволяющих изменять расстояние между приемником и ячейкой от 3 до 5 калибров частиц дисперсной системы в зависимости от ее концентрации. Ириемник светового излучения представляет собой фотоэлемент, подключенный к системе измерения светового потока - миллиамперметру, либо фотопленку, обработка которой выполняется с помощью фотометрической установки,В сечении цилиндра, расположенном по другую сторону от центрального, установлены в зазорах между лентами датчики 3 статического давления в точках, симметричных тем, гдеразмещены светоизлучаюшие ячейки. Каждое отверстие заподлицо с поверхностьЮ цилиндра (ребер) закрыто сеткой 14, предотвращающей его забивание, и подсоединено к индивидуальному каналу 15 статического давления,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 который выведен к торцу цилиндра иподключен к измерителю (например,микроманометру).На фиг. 2 представлено устройство,в котором цилиндрснабжен поперечными срезанными ребрами. Ленты нагревателя 4 размещены на ребрах горизонтально, так как основное изменение КТО наблюдается по ходу движения дисперсной среды (т.е. по вертикали).В одном из ребер, расположенномвблизи центрального сечения цилиндра 1, установлены горячие спаи термопар 5 и светоиэлучающие ячейки 7 сприемниками 3 светового излучения.В другом ребре, расположенном симметрично по другую сторону от центрального сечения, выполнены отверстия 13и каналы 15 статического давления.Остальные ребра не содержат указанных элементов и лент электронагревателя, они служат лишь для созданиягндродинамического подобия, моделирования характера омывания цилиндрадисперсной средой.Аналогичный вид имеет цилиндр споперечными ребрами другой конфигурации, например кольцевыми. Возможенвариант конструкции с полыми, ребрамии цилиндром, проложенными в полостяхсветоводами, каждый из которых подключен к источнику света и ячейке, итрубками статического давления, подключенными к отборникам и измерителям давления. В этом случае свет отобщего внешнего источника подводитсяиндивидуально к каждой ячейке.Устройство работает следующим образом,Оребренный цилиндрустанавливают в канал, в котором движется исследуемая дисперсная среда, включают электронагреватель 4 и источник1 света. У поверхности оребренногоцилиндра 1 формируются в дисперснойсреде определенныс поля скоростей,давлений и концентраций, зависящиеот конфигурации и размеров цилиндра,свойств и режима течения среды, и,в свою очередь, обуславливающиераспределение коэффициентов теплоотдачи и температур по поверхности,После наступления стационарного режима с помощью измерительных системизмеряют мощность электронагревателя, температуры и статические давления в разных точках поверхности ребер и цилиндра, температуру дисперс 12 ЗЗОной среды, расход газового компонента, световой поток, падающий на приемники. Все измерения повторяют несколько раз, результаты повторныхизмерений усредняют. По усредненнымзначениям определяют локальные значения коэффициентов теплоотдачи,порозности, статических давлений.Совместный анализ этих данных позволяет установить основные закономерности взаимосвязанных процессов механики, гидродинамики и теплообменадисперсных систем при наличии погруженных поверхностей, судить о характере их омывания, наличии эон отрывапотока, их размерах.Как было отмечено выше, размерфотоприемника, равный 5-6 соответствующим размерам светоизлучающей ячейки, выбирается из условия равенстваединице углового коэффициента излучения, Если Фотоприемник будетменьшего размера (( 1) и часть лучей, излучаемых ячейкой, пройдет мимо Фотоприемника, то снизится точность определения интенсивности падающего на фотоприемник световогопотока. Увеличение размеров фотоприемника свыше 5-6 размеров ячейкинецелесообразно, так как может привести к нарушению структуры слоядисперсного материала вблизи погруженной поверхности и отличию ее отреальной, что, в свою очередь, увеличит погрешность измерения порозности слоя.Минимальное расстояние от ячейкидо фотоприемников выбирается с учетом того, что размер ячейки слоя,для которой производятся измерения,должен бытф таким, чтобы можно было48пренебречь дискретной структурой пос:леднего. Согласно литературным данным, ячейка должна включать 5-6 частиц дисперсной системы. При увеличении расстояния между ячейками и фотоприемниками возрастает степеньпоглощения и рассеяния светового патока, испускаемого светоизлучающейячейкой, что приводит к снижениюточности измерения светового потОка,50падающего на приемник, следовательно, к снижению точности определенияпорозности слоя.Формула изобретения1. Устройство для комплексного определения характеристик дисперсных 16бсистем у погруженных поверхностей, содержащее ребристый цилиндр, вдоль образующих которого расположены с зазором сплошные ленты электронагрева теля, последовательно соединенные между собой и с источником питания, и блок регулирования и измерения теплового потока, соединенный с термопарами горячие спан которых размещены под лентами электронагревателя в плоскостях, перпендикулярных образующим ребристого цилиндра, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения числа определяемых характеристик устройство дополнительно содержит источник регулируемого светового потока, датчики статического давления сквозные светоизлучающие ячейки, блок регистрации и Фотоприемники, при этом датчики статического давления и указанные светоизлучающие ячейки размещены в зазорах между лентами электронагревателя в тех же плоскостях ребристого цилиндра, где и горячие спаи термопар, светоизлучающие ячейки выполнены в ребристом цилиндре в виде щелевых отверстий шириной не более зазора между лентами,длиной не менее пяти диаметров частиц дисперсиой системы, покрыты изнутри светоотражающим материалом, закрыты заподлицо с поверхностью ребристого цилиндра прозрачными пластинами и оптически связаны с источником регулируемого светового потока и фотоприемниками, а фотоприемники размещены в той же плоскости, что и светоизлучающие ячейки,на одинаковом расстоянии от них, причем количество Фотоприемников равно количеству светоизлучаощих ячеек, а выходы Фотоприемников соединены с блокОм регистрации.2, Устройство для комплексного определения характеристик дисперсных систем у погруженных поверхностен, содержащее ребристый цилиндр, вдоль образующих которого расположены с зазором сплошные ленты электронагревателя, последовательно соединенные между собой и с источниками питания, н блок регулирования и измерения теплового потока, соединенный с термопарами, горячие спаи которыхразмещены под лентами электронагревателя в плоскостях, перпендикулярныхобразующим ребристого цилиндра, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения числа определяемых7 характеристик, устройство дополнительно содержит датчики статического давления, несквозные светоизлучающие ячейки, блок регистрации и фотоприемники, прн этом датчики статического давления и указанныефсветоизлучающие ячейки размещены в зазорах между лентами электронагревателя в тех же плоскостях ребристого цилиндра, где н горячие спаи термопар, светоизлучашщие ячейки выполнены в ребристом цилиндре в виде щелевых отверстий шириной не более зазора между лентами, длиной не менее пяти диаметров частиц дисперсной системы, покрыты изнутри светоизлучающим материалом, закрыты заподлицо с поверхностью ребристого цилиндА233016 ра прозрачными пластинами и оптичес ки связаны с фотоприемниками, размещенными в той жа плоскости, что и светоизлучающие ячейки на одинаковом расстоянии от них, причем количество фотоприемников равно количеству светоизлучающих ячеек, а выходы фотоприемников соединены с блоком регистрации. 1 О 3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е ся тем, что фотоприемники установлены на расстоянии от 5 до 30 диаметров частиц дисперсной системы от светоизлучающих ячеек, а ширина и длина фотоприемников составляют от пяти до шести соответствующих размеров светоизлучающнх ячеек.б1233016Фиг.8Составитель В.Калечиц Редактор В.Иванова ТехредЛ.Сердюкова КорректорС.йекмар Заказ 2761/44 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комите.та СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская, наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4