Устройство для измерения среднемассовой температуры падающих капель

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСРЕДНЕМАССОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАДАЮШИХКАПЕЛЬ 1Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения среднемассовой (среднеобъемной) температуры движущихся одиночных капель при лабораторных исследованиях процессов межфаэного тепло- и массообмена в газожидкос тных груб одисперсных средах.Известно устройство для измерения температуры капель в газовом потоке, содер жащее отражатель и щиток, образующие лоток для падающих капель, на дне кото рого выполнено отверстие, под которым размещен спай термопары 1 .Недостаток указанного устройства состоит в низкой точности измерения температуры капель.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для .измерения температуры движущихся капель, содержащее дозатор-капельницу,Ю диффузор с терм оизолированными стенками и термопару с регистратором термо-ЭДСГ 23,Однако определение среднемассовой температуры капель с помощью данного 2устройства в некоторых случаях связано с выполнением дополнительных трудоемких операций измерения, аналитической обработкой и как следствие снижением точности значений определяемой температуры, При формировании капли из жидкости с малой теплопроводностью ( например, ка пель масла) в ней формируются глубокие температурные пульсирующие поля сложной формы, что требует зондирования ее по всему объему. Дальнейщая обработка полученных данных также затруднена, так как отсутствуют необходимые надежные данные по коэффипиентам теплообмена между проволочным теплоприемником и средой капли для случая нютацнонарных процессов теплоообмена. В то же время данные о закономерностях изменения среднемассовой температуры капель являются важнейшими при расчетах рабочих процессов контактных (смесительных) теплообмевных устройств энергоустановок.Бель изобретения- повьпиение точности и уменьщение трудоемкости измерений пу 977958тем автоматизации процесса измерений иобработки результатов.Указанная цель достигается тем, чтов устройство введены установленный в циж"ней части диффузора теплоприемцик с системой подачи жидкого теплоносителя, дополптттелт;патт термопара с измерителем,усилитель постоянного тока, второй регистратор, блок уптэавления дозатором-кацельнццец и блок задержки, при этом сцс- тотема подачи теплоцэсителя состоит изпоследовательно соединенпых регуляторарасхода, насоса, термостатироваццого резервуара, регулируемого нагревателя ирегулятора урэвця, а термоприемник выполнен в виде капулы с приемным отверстием и с установленной в ней тонкостеттетэЙ ГрубтгоЙ, сээбигатотттейтся с- рогулятором расхода и образугошей со стенкамикапсулы кацап ввода теплоносителя, сооб- тоцгатошцйся с регулятором уровня, причемгоря тий сгтай тсрмопары установлен вверхней части тонкостенной трубки, а холодный спей термопары и горячий спайдополнительной термопары установлены в ддозаторе-капельнице, блок управления которой через блок задержки соединен с одним пз входов второго регистратора, другой вход которого подключен к одному извыходов усилтттеля пэстояцетогэ тока, Вто ЗОрой выход которого соединен с входэмрегистратора термэ-ЗДС, а на вход усплителя подключена термопара,На фиг. 1 изображена блок-схема35 предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема термопрцемццка; на фиг. 3 осциллограмма изменения термо ЭДС в электрической цепи тероопары при ггзмереции температуры капель с помощью предлатО гаемого устройства,Устройство для измерения среднемассовой- температуры падающих капель (фнг, 1) имеет диффузор 1, в верхней части которого установлена термостатированная дозатор-капельница 2, формирующая цепочку калиброванных по массе капель 3 жидкости со стабильными начальными параметрами, Ниже дозаторкапельницы по оси диффузора соосно па принятом расстоянии установлен термоприемник 4. Термоприемник подключен к системе подачи жидкого промежуточного теплоносителя, состоящей из термостатированного резервуара 5, регулируемого нагревателя 6, регуляторов Ы 7 и 8 уровня и расхода промежуточного теплоносителя соответственно и насоса 9, В качестве промежуточного теплоносителя используется жидкость однотипная с жид-. костьто, из которой формируются капли.Горячий спай термопары 10 устацовлен в термоприемцике 4, холод 1 тьттт слаЛ - в полости насадка 11 дозатор=капельницы 2; в полости насадка 11 установлен т орячцй сцай дополнительной термоттары 12, подключеццой к измерителю, например микровольтметруг 13, дозатор-капельница 2 сцабжеца блэком 14 управлеттття, который через блок 15 задержки соединен с одним из входов катодцого осциллографа 16 второго регистраэра, другой вход которого подклточен и одцэму из выходов усилителя 17 постоянного тока., второй выход которого соединен с входом гаттьва- нометра светолучевого осциллографа 18 регистратора термс З,г 1 С,. а ц :эа сплителя и эдклгочена терм опара 10.Термоприемцик (фиг, 2 ) цре,:стсвляет собой полуто апсу ту эбтекаетэйт фэмы стермоизолированным и ц 11 эзачтц,гатт стенками 19, в верхней части тсульт имеет. ся приемпое оттзеостт;е 20, Р цэттэсти капсулы тонкостенной трубкой 2 1 эбразбван внутренний канал, в верхней части которого установлен рабочий спай 22 термопары. С помощью патрубков 23 и 24 проточные полости термоприемника сооб;цаются с регуляторами 7 и 8 уровня и расхода соответственно,Производству измерений предшествует настройка устройства. Теплоноситель, загштъгй в резервуар 5 (фиг. 1), предварительно термостатируется при температуре заведомо несколько ниже температурыГпадающих капель. Термоприемтгик 4 выставляется ца принятом расстоянии 1, от среза насадка 11 с помощью спеттиальнэго коордицатника таким образом, чтобы падающие капли попадали на рабочий спай термопары 10. Поступающий из резервуара 5 через нагреватель 6 и регулятор 7 теплонсситель должен полностью заполнить полости термоприемника до уровня несколько выше верхнего края разделительной трубки 21, Устойчивое положение уровня теплоносителя достигается с помощью регулировки блоков 7 и 8. Блок 7 (например, поплавковая камера) ограничивает максимальную высоту уровня, а блок 8 (дозирующий игольчатый вентиль) регулирует.расход жидкости через полссть термоприемника. При ударе капли 3 о повер- нссть раздела уровень жидкости несколько прсседает, позтому положение уровня теплоносителя устанавливают таким образом, чтобы при ударе капли не оголялся рабо9779чий спай термопары, Положение его может регулироваться, однако излишнее заглубление рабочего спая снижает чувс гвительность терм оприемника,Отрегулированное устройствоработает 5следующим образом,В приемное отверстие 20 (фиг. 2) термоприемника подают калиброванные по массе капли 3, которые формируются изтермостатированной жидкости дозатор-ка- фпельницей со стабильной частотой, При,контакте с протекающим через термоприемнпк теплоносителем капли разрушаются,смешиваются с ограниченным объемом теплоносителя и образовавшийся локальный Бобъем смеси увлекается в вертикальныйвнутренний канал, омывая рабочий спай22 термопары, Хорошему перемешиваниюжидкости капли в локальном объеме и выравниванию в нем температурного поля 26способствует поворот на 180 потока промежуточного теплоносителя в место падения капли. Если средняя температура капель отлична от температуры промежуточного теплоносителя, тов потоке возникаютлокальные температурные возмущения, которые воздействуют на рабочий спай ивызывают импульс термо-ЭДС в электрической цепи термопары. С учетом полярности температурных возмущений с помо 39щью блока 6 плавно изменяют температуру промежуточного теплоносителя, Например, если температура капель выше температуры промежуточного теплоносителя,, то возникают положительные импульсы,которые после усиления электронным усилителем будут регистрироваться осциллографом 18 (фиг, 3, период - ь ),Увеличение температуры теплоносителя спомощью нагревателя и одновременно - щбочего спая термопары, температуры которых принимаются равными, приведет куменьшению,. импульсов по амплитуде (период с - Ф) и они исчезнут (периодГ ), когда температуры теплоноси утеля и среднемассовая температура, капельбудут равны. Дальнейший нагрев теплоносителя вызовет появление отрицательныхимпульсов (период ь - ь, ). Визуальныйконтроль за процессом осуществляется спомощью,катодного осциллографа 16(фиг. 1), ждущая развертка которого запускается сигналом от блока .14, в согласуется с моментом прохождения полезного.импульса с помощью блока 15 задержки.МЗначение равновесной температуры Ф т р которое соответствует равновесному со стоянию рабочего сная термопвры в пе 58 6риод Т 2 - ьЗ, определяется путем расшифровки осциллограммы и является исходным для определения среднемассовой температуры капель в данной точке траектории их движения. Абсолютное значение среднемассовой температуры кагель определяется алгебраической суммойК- ХС ргде 1 с,.- температура холодного спаятермопары 10, которая измеряется с помощью дополнительной термопары 12.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения среднемассовой температуры падающих капель и сократить трудоемкость измерений,Формула изобретенияУстройство для измерения среднемассовой температуры падающих капель, содержащее дозатор-капельницу, диффузор с термоизолированными стенками и термо пару с рагистрвтором термо-ЭДС, о тличвющееся тем,что,сцелыо повышения точности и уменьшения трудоемкости измерений путем автоматизации процесса измерений и обработки результатов, в него введены установленный в нижней части диффузора термоприемник с системой подачи жидкого теплоносителя, дополнительная термопара с измерителем, усилительпостоянного тбка, второй ре гистратор, блок управления дозаторомкапельницей и блок задержки, при этом система подачи теплоносителя состоит из последовательно соединенных регулятора расхода, насоса, термостатированного резервуара, регулируемого нагревателя и: регулятора уровня, в, термоприемник выполнен в виде капсулы с приемным отверстием и с установленной в ней тонкостенной трубкой, сообщающейся с регула тором расхода и образующей со стенками капсулы канал ввода теплоносителя, сообщающийся с регулятором уровни, причемгорячий спвй термопары усыновлен в верхней части тонкостенной трубки, в холодный спвй термопары и горячий спвй дополнительной термопары установлены в дозвторе-капельнице, блок управления которой черю блок задержки соединен с од иим из входов второго регистратора, дру гой вход которого подключен к одному из выходов усилителя постоянного тока, вто рой выход которого соединен с входом7 977958 регистратора термо-)ДС, а на вход усилителя подключена термопара, И Источники информации,принятые во внимание при экспертизе81, Авторское свидетельство СССР365596, кл. 0 01 К 13/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРМ 200819, кл, б 01 К 13/02, 1965прототип) ./5,5 Тираж 8,87 ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж 35,Заказ Подписноекомитета СССР и открытий аушская наб., д. 4/5 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Г. Мухинаедактор Ю. Ковач Техред М.Коштура Корректор В, Прохненк