Стенд для исследования теплообмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 19) (И) 1 )1 25/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ й й та,и ен стройствад званияе аниисть приости рабо"точность реос" о с н г рхно ерхн чная едла гаемому дования тепло" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЪС(71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии(56) Осипова В,А, Экспериментальноеисследование процессов теплообменасМ,: Энергия, 1979, с, 274,Авторское свидетельство СССР1 Р" 1366927, кл. с 01 и 25/08, 1986. Изобретение относится к технической физике, в чдстности к устройствам,предназначенным для исследования теплообмена и гидродинамики при конденса"ции паров различной жидкости,Известен стенд для исследованиятеплообмена при конденсации пара наохлаждаемой поверхности, включающийгерметичный корпус со смотровыми окнами и паропроводом, размещенный в немрабочий уцасток, соединенный с магистралями подвода и отвода охлаждающей воды.Недостатками иэвестнявляются невозможностьтеплообмена при струйномпара на охлаждаемую поверазличной ориентации почего участка и недостатизмерений,Наиболее близким к лрявляется стенд для иссле 2(54). СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ СТРУЙНОМ НАТЕКАНИИ ПАРА НАОХЛАУтсДАЕМУЮ ПОВЕРХНОСТЬ(57) Использование: техническая физика, исследование теплообменных процессов при конденсации паров жидкостей,Сущность изобретения; герметичный корпус с рабочим участком в виде диска скамерой, змеевиком и капиллярно дористым покрытием, Диск установлен с воэможностью поворота, а паропровод - свозможностью возвратно-поступательногодвижения, Пар через сопло натекает надиск, а получаемый конденсат поступа"ет на капиллярно-пористое покрытие,5 ил,обмена при струйном натекании пара охлаждаемую поверхность, включающи герметичный корпус, размещенный вн ри него рабочий участок в виде дис паропровод, установленный с возмож ностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации в заданном положении, размещенное на его конц сменное сопла, магистрали подвода отвода охлаждающей"воды и установл ное на них мерное устройство,Недостатками известного стенда являются ограниченность области ре емых сзадац и низкая точность изма ний ввиду неизотермичности поверхн ти рабочего участка и неизменности ла натекания пара на диск. Цель изобретения - повышение точ" ности измерений и расширение функциональных возможностей путем создания изотермицеских условий на рабочем3 173участке и различных углов натекания -пара на диск,Цель достигается тем, что стенддля исследования теплообмена приструйном натекании пара на охлаждаемую поверхность, включающий установленный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и имеющийсмотровые окна герметичный корпус,размещенный внутри него рабочий участок в виде диска, установленный с возможностью возвратно-поступательногоперемещения относительно последнегои фиксации в заданном положении паро -провода, размещенное на его концесменное сопло, магистрали подвода иотвода охлаждающей воды, и подключенное к ним мерное устройство,снабжен камерой закрепленной на диске состороны противоположной сменному соплуи размещенным внутри камеры змеевиком,соединенным с магистралями подвода иотвода охлаждающей воды, при этомдиск установлен с возможностью поворо-.та вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, плоскость которых совпадаетс плоскостью наружной поверхности диска, а точка пересечения находится нагеометрической,оси сменного сопла,причем внутренняя сторона диска и камеры выполнены с капиллярно-пористымпокрытием,На фиг, 1 представлен стенд для исследования теплообмена при струйномнатекании пара на охлаждаемув поверхность, продольный разрез; на фиг, 2разрез А-А,на фиг, 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг, 2; на фиг, 4 -узел1 на фиг, 2; на фиг, 5 - вид В нафиг. 2.Стенд для исследования теплообменапри струйном натекании гара на охлаждаемую поверхность содержит герметичный корпус 1 со смотровыми окнами 2,установленный с возможностью поворотавокруг горизонтальной оси 3, размещенной на стойке 4 и связанной пос"редством втулки 5 с герметичным кор".пусом 1, внутри которого размещен ра"бочий участок в виде диска 6 и.установленный с возможностью возвратно"поступательного перемещения относи"тельно последнего и фиксации в заданном положении посредством вина 7 па"ропровод 8, который проходит внутривтулки 5 и является корпусом для уплотнения 9. На конце паропровода 8размещено сменное сопло 10. К рабочв 5752 4му участку подключены магистрали 11подвода и отвода охлаждающей воды, накоторых установлено мерное устройство(на рисунке не показано) подсоединенное к входному 12 или выходному 13патрубкам, имеющимся на герметичномкорпусе 1, На диске 6 со сторонысменного сопла выполнена камера 14,на внутренней поверхности которойразмещено капиллярно пористое покрытие 15 (например, из нескольких слоевсетки, плотно прижатых к поверхностям), Внутри камеры 14 находится зме"евик 16 в виде плоской спирали, соединенный с магистралями 11 подвода иотвода охлаждающей воды, Диск 6 установлен с возможностью поворота вокругдвух взаимно перпендикулярных осей, 2 О Для этого к диску или . камере прикреп"лены накладки 17, к которым присоединены одним концом оси 18 и 19, Другиеконцы осей размещены в отверстияхрамки 20. При этом верхняя ось име ет буртик, а ее конец, выступающий запределы рамки, снабжен резьбой и имеет шлиц под отвертку. На резьбе установлена гайка 21. В оси выполнено отверстие, в котором крепится стрелка 22указателя угла поворота, В свою очередь рамка 20 снабжена осями 23 и 24,вставленными в отверстия герметичногокорпуса 1. Для обеспечения герметичности отверстие для оси 23 закрытокрышкой, а для обеспечения герметич ности отверстия под ось 24 может бытьиспользована прокладка (не показана),.устанавливаемая между буртиком на осии стенкой герметичного корпуса 1, Конец оси 24, выступающий наружу, также 40 имеет резьбу для гайки 25, шлиц 26под отвертку и отверстие для стрелкиуказателя угла поворота, На герметичном корпусе имеется шкала 27 для указания угла поворота Аналогичная шка ла выполнена и на рамке 20, Точка пересецения геометрических осей 18-19и 23-24 находится на наружной поверхности диска 6 и лежит на продолжениигеометрической оси паропровода 8Я Внутри последнего, в части, размещенной снаружи герметичного корпуса 1)установлен пароперегреватель 28, питаемый от электросети через реостат 29.контроль мощности нагрева осуществля- М ется с помощью ваттметра 30, Герметичный корпус 1 снабжен также сборником31 конденсата, размещенным в его нижней части и имеющим сливные патрубки517357532, Стенд снабжен системой измерениятемператур с помощью термопар, Термопары 33 служат для замера температурыперед сопловым аппаратом и в полостигерметичного корпуса 1 и размещены наштоке 34, имеющем .воэможность перемещения в вертикальном направлении, Герметичность в месте ввода штока 34обеспечивается уплотнением 35. Термопары 36 заделаны на разную глубину вдиск 6, При этом одна из пар термопар36 размещается в центре диска 6 на геометрической оси паропровода 8, а остальные размещаются по радиусам или вкаком-либо другом порядке, в зависимости от поставленной задачи, Термопары 36 выводятся из полостей камеры 4и герметичного корпуса 1 через терморазъемы (не показаны), Термопары 37 и 2038 установлены на патрубках 12 и 13 ислужат для замера перепада температур. охлаждающей воды, а термопара 39 - впаропроводе 8, Все термопары через переключатель 40 подключены к регистрирующему прибору 41 и холодному спаютермопар, помещенному в сосуд 42 сольдом,В полость камеры 14 заправлен теплоноситель 43 с таким расчетом, что"бы после распределения его по толщинекапиллярно-пористого покрытия 15 ос"тавался небольшой объем теплоносителя39, чем обеспечивается гарантированное смачивание всего объема капиллярно-пористой структуры при всех режи- З 5мах работы (элементы для заправки теплоносителя не показаны),Стенд работает следующим образом,. Перед запуском сопловой аппарат 10 10 устанавливают путем смещения паропровода 8 на требуемом расстоянии от диска 6 который после этого при снятом верхнем люке поворачивается вокруг вертикальной оси на нужный угол, Для этого предварительно откручивают гайку 21, а после установки диска ее затягивают, Поворот вокруг горизонтальной оси осуществляют после откручивания гайки 25, Для осуществле р ния поворота могут быть использованы и электродвигатели, что позволит избежать частичной разборки сте да перед экспериментом, так как двигатели могут быть размещены внутри герметичного 55 корпуса 1, Поскольку все геометрические оси, вокруг которых осуществляют поворот, имеют пересечение в одной точке с осью паропровода 8 (и сменио 2 бго сопла 10),при этомповороте положениепобовой точки 0 относительно сопла остается неизменным, Кроме того, стендэа счет поворота вокруг оси 3 можетбыть так сориентирован в пространствечто плоскость диска 6 будет наклоненак горизонту под любым требуемым углом,Затем пар подают в паропровод 8 и от"туда в сменное сопло 10, При этомпар может быть перегрет с помощью пароперегревателя 28., Пар истекает иэсменного сопла 10 и натекает на диск6 рабочего участка, где после конденсации стекает в сборник 31 конденса"та, откуда конденсат может быть удаленчерез сливные патрубки 32, Диск 6с противоположной стороны подвергаютохлаждению за счет испарения теплоносителя иэ капиллярно-пористого покрытия 15Пары теплоносителя 43 послеконденсации на змеевике 16 стекают снего вниз,гдепоступают на капиллярнопористое покрытие 6 с распределением повнутренней поверхности диска 6, Теплоот змеевика 16 отводят охлаждающей водой по патрубку 12. За счет изменениярасхода охлаждающей воды регулируюттемпературу насыщения теплоносителя43, контроль которой может быть осуществлен с помощью термопары (не покасзана) Локальные тепловые потоки измеряют с помощью термопар 36, которыеразмещены в диске 6 на разной глубинеи Фиксируют разность температур вдвух точках. Отсюда, зная расстояниепо толщине. диска и теплопроводность егоматериала, можно рассчитать величинутеплового потока, Термопары 37 и 38служат в основном для контрояя, таккак с их помощью может быть полученаобщая величина теплового потока, отводимого от диска 6, Расход пара можеТбыть определен по количеству конденса.та, собранного в конденсатосборнике31 и проконтролирован по величине общего теплового потока, С помощью термопар измеряют температуру пара передсменным соплом 10, Кроме того, стендможет быть оснащен приемниками полного и статического давления для измерения скорости пара, После проведенияцикла измерений с одним расстояниемот среза сопла и положением диска 6относительно горизонта могут быть изменены углы поворота диска 6 или расстояние до среза сопла, после чегозамеры повторяются,Преимущество предлагаемого стендаперед известными техническими решени71735752 8ями заключается в том, что наличие на отвода охлаждающей воды, и подключен- .диске камеры со змеевиком и капилляр- ное к ним мерноеу:тройство, о т л и" но-пористым покрытием, а также возмож- ч а ю щ и й с я тем, что, с целью по- ность поворота диска обеспечивают по- вышения точности измерений и расшире- Фм вышение точности измерений и расшире- ния функциональных возможностеи путем Рие функциональных возможностей стен- создания изотермических условий на ра" да. бочем участке и различных углов натеф о р м у л а и з о б р е т е н и я кания пара на диск, стенд снабжен ка 1 О мерой, закрепленной на диске со сторо 6 теид для исследования теплообмена ны, противоположной сменному соплу и при струйном натекании пара на охлаж- размещенным внутри камеры змеевиком, даемую поверхность, включающий уста- соединенным с магистралями подвода и новленный с возможностью поворота отвода охлаждающей воды, при этом вокруг горизонтальной оси и имеющий 1 диск установлен с возможностью повосмотровые окна герметичный корпус, рота вокруг двух взаимно перпендикуразмещенный внутри него рабочий учас- лярных осей, плоскость которых совпа" ток в виде диска, установленный с воз- дает с плоскостью наружной поверхности можностью возвратно-поступательного диска, а точка пересечения находится перемещения относительно последнего и 2 р на геометрической оси сменного сопла, фиксации в заданном положении паро- причем внутренняя сторона диска и капровода размещенное на его конце , меры выполнены с капиллярно"пористымВ сменное сопло, магистрали подвода и покрытием,А.25 г, 5 ь А, Дудаковидык К СоставитеТехред И,дю еевеевТирамета во эобреа, 3-35Реутек. Редактор аэаренко ектор Л.Пилипен Закаэ 1812ВНИИПИ Государс Подписнниаи и открмтили праа иаб., д. 4/5 ГЕЗУ СССР венного кони113035, ФЬс