ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ Российский патент 2007 года по МПК G09B23/16 B01L11/00 

Описание патента на изобретение RU2300811C1

Лабораторная установка по термодинамике предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника», разделу «Влажный воздух».

Известна лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха (см. патент №2243025 от 27 декабря 2004 г., БИ №36), содержащая опытный участок, выполненный в виде стеклянной вертикальной трубки, у которой выходной патрубок суживается на корпусе. Опытный участок представляет собой круглую стеклянную трубку, установленную вертикально в кювете, заполненной водой со льдом, по высоте стеклянной трубки выполнены два суживающихся сечения для смешения потока. Увлажнение воздуха перед установкой производится паром из реторты, установленной на электронагревателе.

Недостатком установки является невозможность исследования смешения двух потоков влажного воздуха, так как изучается только один поток.

Наиболее близким решением, взятым за прототип, является установка по термодинамике (см. патент №2126175, 10.02.99, БИ №4), включающая корпус, размещенные в корпусе электронагреватель, увлажнитель, термопары для контроля температуры потока воздуха и температуры мокрого термометра, патрубки для измерения скорости потока, кювету, заполненную водой со льдом и смонтированную на внешней поверхности корпуса, теплоизоляцию, нанесенную на внешнюю поверхность корпуса.

Недостатком установки является невозможность изучения процессов смешения двух потоков влажного воздуха, т.к. изучается только один поток.

Целью изобретения является создание установки для исследования в лабораторных условиях процесса смешения двух потоков воздуха.

Цель достигается тем, что в лабораторной установке для проведения учебных занятий по термодинамике, включающей корпус, размещенные в корпусе электронагреватель, увлажнитель, термопары для контроля температуры потока воздуха и температуры мокрого термометра, патрубки для измерения скорости потока, кювету, заполненную водой со льдом и смонтированную на внешней поверхности корпуса, теплоизоляцию, нанесенную на внешнюю поверхность корпуса, корпус выполнен Y-образным, установлен в вертикальной плоскости и включает имеющие сужение участки горячего потока и холодного потока, расположенные наклонно, а также участок общего потока, расположенный горизонтально, при этом электронагреватель, увлажнитель и термопара для контроля температуры мокрого термометра размещены на участке горячего потока, а термопары для контроля температуры потока воздуха и патрубки для измерения скорости потока размещены на каждом из указанных участков, кювета, заполненная водой со льдом, смонтирована на внешней поверхности участка холодного потока.

Данная установка позволяет исследовать в лабораторных условиях процесс смешения двух потоков воздуха за счет выполнения корпуса Y-образным, причем корпус включает имеющие сужение участки горячего и холодного потока, расположенные наклонно. Участок общего потока расположен горизонтально, причем каждый участок снабжен патрубками для измерения скоростей потоков.

Схема лабораторной установки по изучению процессов смешения потоков влажного воздуха представлена на фиг.1. Фиг.2 - процессы во влажном воздухе.

Схема лабораторной установки по изучению процессов смешения потоков влажного воздуха представлена на фиг.1.

Установка состоит из трех участков: участка I горячего потока, участка II холодного потока и общего участка III. Состояние воздуха, поступающего в установку, - температура t1 и относительная влажность ϕ1 находятся с помощью психрометра. Корпус лабораторной установки выполнен Y-образным, расположен в вертикальной плоскости.

Внутри участка I горячего потока смонтирован электронагреватель 3 и увлажнитель воздуха 5. Электронагреватель 3 выполнен из нихромовой проволоки. Мощность электронагревателя регулируется лабораторным автотрансформатором 1 и измеряется ваттмером 2. Увлажнитель 5 представляет собой проволочный каркас, обтянутый хлопчатобумажной тканью. Вода к увлажнителю 5 периодически подается из сосуда 6.

Для выравнивания температуры нагретого увлажненного воздуха на корпусе участка I, расположенного наклонно, выполнено сужение 7 сечения трубки, за которым установлены термопары, служащие для контроля температуры потока t2 и температуры мокрого термометра t. Массовый расход горячего потока вычисляют по значению скорости потока, измеряемой электронным анемометром. Для этого датчик анемометра вводят через патрубок 4, который после измерения закрывают пробкой.

Участок II холодного потока, расположенный наклонно, имеет на внешней поверхности кювету 9, изготовленную из оргстекла. Кювету заполняют водой со льдом. Слив воды производят через кран 8.

С целью выравнивания температуры потока перед измерением сделано сужение 11 сечения трубки. За ним установлена термопара, измеряющая температуру холодного потока t3. Патрубок 10 предназначен для установки датчика электронного анемометра, с помощью которого находят скорость холодного потока. После измерения патрубок 10 закрывают пробкой.

Участок III общего потока располагается горизонтально. Для выравнивания температуры смешанного потока служит сужение 12 сечения трубки. Температура потока t4 измеряется термопарой. Для измерения скорости общего потока служит патрубок 13, в который помещают датчик анемометра. Лабораторная установка с внешней стороны имеет съемную тепловую изоляцию 14.

Процессы во влажном воздухе изображены на фиг.2. В диаграмме h-d, где h - энтальпия влажного воздуха, кДж/кг с.в., d - влагосодержание, г/кг с.в., процессы изображены в области выше кривой ϕ - относительной влажности воздуха, %. Здесь т.1 характеризует состояние воздуха, поступающего в установку. В участке I горячего потока воздух нагревается и увлажняется (на фиг.2 процессы не показаны) и выходит в состоянии т.2. В участке II холодного потока воздух охлаждается и переходит в состояние т.3. Смешение горячего и холодного потоков происходит по линии 2-3. Точка 4 характеризует состояние воздуха после процесса смешения.

Установка работает следующим образом.

Из сосуда 6 подают воду на увлажнитель воздуха 5. Заполняют кювету 9 водой со льдом. Включают в сеть электронагреватель 3. Мощность электронагревателя устанавливают с помощью лабораторного автотрансформатора 1 по ваттметру 2. С помощью термопар следят за наступлением стационарного режима, после чего выполняют все измерения.

Массовый расход горячего потока вычисляют по значению скорости потока, измеряемой электронным анемометром.

Данная конструкция лабораторной установки создает возможность исследовать процесс смешения горячего и холодного потоков влажного воздуха. Установка проста в изготовлении, компактна и легко может быть выполнена в учебной лаборатории. В ней не используется вентилятор, так как движение потоков осуществляется за счет свободной конвенции. Стационарный режим устанавливается быстро, причем температуру общего потока можно регулировать, изменяя температуру и относительную влажность горячего потока.

Похожие патенты RU2300811C1

название год авторы номер документа
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2012
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Афанасьев Владимир Емельянович
  • Марченкова Светлана Георгиевна
  • Шмидт Владимир Карлович
  • Патрушева Тамара Николаевна
RU2490719C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА 2018
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Кулагина Татьяна Анатольевна
  • Марченкова Светлана Георгиевна
RU2687226C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОСУШКИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА 2003
  • Енютина Т.А.
  • Марченкова С.Г.
  • Шалаев И.М.
RU2243025C2
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2011
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Марченкова Светлана Георгиевна
  • Шалаев Игорь Михайлович
RU2442223C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2001
  • Енютина Т.А.
  • Шалаев И.М.
  • Свиридов А.А.
  • Марченкова С.Г.
RU2202107C2
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2008
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Марченкова Светлана Георгиевна
  • Шалаев Игорь Михайлович
  • Шмидт Владимир Карлович
RU2364945C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ 2008
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Марченкова Светлана Георгиевна
  • Шалаев Игорь Михайлович
  • Шмидт Владимир Карлович
RU2369912C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 1996
  • Енютина Т.А.
  • Иванов А.В.
  • Шалаев И.М.
RU2126175C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ 2009
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Марченкова Светлана Георгиевна
RU2412417C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2012
  • Енютина Тамара Афанасьевна
  • Афанасьев Владимир Емельянович
  • Марченкова Светлана Георгиевна
  • Шмидт Владимир Карлович
  • Патрушева Тамара Николаевна
RU2489754C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 300 811 C1

Реферат патента 2007 года ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ

Изобретение относится к лабораторной технике и предназначено для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техническая термодинамика» и «Теплотехника», а также по разделу «Влажный воздух». Установка включает установленный в вертикальной плоскости Y-образный корпус с имеющими сужения наклонными участками горячего потока и холодного потока, а также горизонтальным участком общего потока, размещенные на участке горячего потока электронагреватель, увлажнитель и термопару для контроля температуры мокрого термометра, размещенные на каждом из указанных участков термопары для контроля температуры потока воздуха и патрубки для измерения скорости потока, кювету, заполненную водой со льдом и смонтированную на внешней поверхности участка холодного потока, теплоизоляцию, нанесенную на внешнюю поверхность корпуса. Достигается возможность лабораторного исследования процесса смешения двух потоков воздуха. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 300 811 C1

Лабораторная установка для проведения учебных занятий по термодинамике, включающая корпус, размещенные в корпусе электронагреватель, увлажнитель, термопары для контроля температуры потока воздуха и температуры мокрого термометра, патрубки для измерения скорости потока, кювету, заполненную водой со льдом и смонтированную на внешней поверхности корпуса, теплоизоляцию, нанесенную на внешнюю поверхность корпуса, отличающаяся тем, что корпус выполнен Y-образным, установлен в вертикальной плоскости и включает имеющие сужение участки горячего потока и холодного потока, расположенные наклонно, а также участок общего потока, расположенный горизонтально, при этом электронагреватель, увлажнитель и термопара для контроля температуры мокрого термометра размещены на участке горячего потока, а термопары для контроля температуры потока воздуха и патрубки для измерения скорости потока размещены на каждом из указанных участков, кювета, заполненная водой со льдом, смонтирована на внешней поверхности участка холодного потока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300811C1

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 1996
  • Енютина Т.А.
  • Иванов А.В.
  • Шалаев И.М.
RU2126175C1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕРМОДИНАМИКЕ 2001
  • Енютина Т.А.
  • Шалаев И.М.
  • Свиридов А.А.
  • Марченкова С.Г.
RU2202107C2
КИСЛОРОДНАЯ ФУРМА 1991
  • Раскидкин Анатолий Емельянович[Ua]
  • Семыкин Сергей Иванович[Ua]
  • Зражевский Александр Данилович[Ua]
  • Резун Виктор Егорович[Ua]
RU2054048C1
Учебная установка для проведения лабораторных работ по технической термодинамике 1990
  • Федюкович Анатолий Кириллович
  • Видин Юрий Владимирович
  • Замятина Вера Владимировна
SU1818613A1
Лабораторный стенд по термодинамике 1990
  • Чумаченко Дмитрий Анатольевич
SU1742848A1
Учебный стенд по технической термодинамике 1987
  • Андреев Игорь Игоревич
  • Пшеничнов Юрий Анатольевич
SU1444870A2
Учебный лабораторный стенд по термодинамике 1987
  • Андреев Игорь Игоревич
  • Пшеничнов Юрий Анатольевич
SU1417031A1
ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ И ОСУШКИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА 2003
  • Енютина Т.А.
  • Марченкова С.Г.
  • Шалаев И.М.
RU2243025C2
CN 2075372 А, 17.04.1991.

RU 2 300 811 C1

Авторы

Енютина Тамара Афанасьевна

Марченкова Светлана Георгиевна

Шалаев Игорь Михайлович

Шмидт Владимир Карлович

Даты

2007-06-10Публикация

2005-10-28Подача