Датчик для определения коэффициента теплоотдачи в жидкости Советский патент 1983 года по МПК G01K17/00 G01N25/18 

Изобретение относится к исследованиям теплофизических -свойств вещес конкретно к конструкциям устройств для измерения теплофизических характеристик и определения охлаждающей способности жидкостей, т.е. коэф фициентов теплоотдачи от нагретого твердого тела к охлаждающей жидкости., Известен датчик, предназначенный для исследования коэффициента тепло отдачи по периметру цилиндра при обтекании его потоком среды и содер:жащий подложку в виде текстолитовой трубки, размещенные на ней термопары и наклеенную на подложку с термопарами мeтaлличecкiто ленту-нагреватель ij. Данный датчик может использоваться для определения локальных коэффициентов теплоотдачи в газовых и жидких средах при сравнительно низких температурах, однако непригоден, для измерений в области высокий температур и, особенно, для кипящей жидкости, так как при повышении температуры нагреватель удлиняется и отслаивается от подложки, после чего разрушается паром. Наиболее близким по технической сущности к изобретению являетс датчик для измерения теплофизических характеристик, содержащий подложку, прилегающий к ней ленточный Нагреватель и прикрепленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродами термопары в тело подложки 2J. Недостатком указанного датчика является его ненадежность вследствие отслоения нагревателя от подложки и разрушения его пузырьками пара. При повышении температуры нагревателя происходит его .удлинение и уменьшение прочности. Кроме того, так как нагреватель скреплен в нескольких точках с подложкой, он при удлинении отслаивается от нее, в места отслоения проникают пузЫрьки пара и разрывэют нагреватель. Целью изобретения является повышение надежности датчика путем исклю чения разрушения его пузырьками пара Указанная цель достигается тем, что в датчике для определения коэффициента теплоотдачи в жидкости, содержащем подложку, прилегающий к ней ленточный нагреватель и прикрепленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродами термопары в тело подложки, нагреватель выполнен П-образной формы, а в теле подложки в местах изгиба нагревателя выполнены примыка ющие к нагревателю сквозные прорези для свободного кипения жидкости. На фиг.1 изображен предлагаемый датчик, вид сбоку/ на фиг.2 - то же вид сверху. Датчик содержит подложку 1, сквозные прорези 2, ленточный нагреватель 3 П-образной формы, электроды 4 термопары, электроды 5 для измерения падения напряжения, токоподводы 6. Прорези выполнены с поперечными размерами, большими, чем размеры пу- . зырьков пара, образующихся при кипении жидкости. Назначением прорезей является устранение отслаивания нагревателя от подложки, которое должно происходить в местах изгиба нагревателя. При наличии прорезей. удлинение нагревателя сопровождается лишь некоторым увеличением их объема. Кипение жидкости в прорезях безопасно для нагревателя при условии, что поперечные размеры каждой прорези будут больше, чем максимальный размер пузырьков пара, образующихся при кипении данной жидкости.. Для масел, применяемых при закалке , диаметры пузырьков составляют 0,5-1,5 мм, следовательно, поперечные размеры прорезей должны составлять 3-5 мм. Прорези находятся на таком расстоянии от рабочего участка датчика, чтобы двустороннее охлаждение нагревателя в районе прорезей не оказывало влияния на температуру рабочего участка. Для ленты из нихрома толщиной ,0,15-0,3 мм это расстояние составляет 2-4 мм, Практически конструкцию можно реализовать путем заливки нагревателя с приваренными к нему термопарой и электродами огнеупорной твердеющей массой, например, на основе жидко- го стекла с заполнителем из смеси шамотного и магнезитового порошков в специальной форме требуемой конфигурации. При этом контури поверхностей ленты и подложки полностью совпадают, что также направлено на исключение образования зазора. Толщина нагревателя удовлетворяет условию: критерий БИО ,l, где ° - коэффициент теплоотдачи/ 5 толщина тела (нагревателя у Д- коэффициент теплопроводности. Для нихрома и реальных коэффициентов теплротдачи в закалочных средах ( масло 5 0,25-0,35 мм. Расстояние между электродами 5 выбирается равным 30-50 толщинам нагревателя и составляет 7-10 мм, при этом температурное.удлинение нагревателя от центра при не превышает 0,06-0,07 мм. При проведении измерений датчик помещается в исследуемую жидкость, после чего на него через токоподводы подается напряжение. При.повышении температуры ленточный нагреватель удлиняется, однако его отслоения DT подложки не происходит, так

ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ В ЖИДКОСТИ, содержащий подложку, прилегающий к ней ленточный нагреватель и прикрепленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродами TepMCHiai i в тело подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика путем исключения разрушения его пузырьками пара нагреватель выполнен Л-образнрй , а в теле подложки в местах изгиба нагревателя выполнены примыкающие к нагревателю сквозные прорези для свободного кипения жид1гости. 2 J