Способ измерения плотности теплового потока и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к тепловым измерениям и может быть использовано при исследовании тепло- и массооб- мена жидкостей в условиях кипения.

Цель изобретения - повышение точности измерений плотности теплового потока и сокращение времени этих у мерений.

На чертеже изображено устройство для измерения плотности 7 теплового потока о

Устройство для измерения плотности теплового потока содержит нагреватель - термостат 1, сосуд 2 с кипящей жидкостью, пароотводную трубку 3 со шкалой глубины погружения сосуда 2, изменяемый балластный груз 4, плавающий уровень отсчета 5, прозрачную втулку 6 отсчета В качестве нагревателя используют жидкостной термостат, снабженный подогревателями и электронным блоком управления и установки заданного режима термостатирования Сосуд с кипящей жидкостью выполнен в виде поплавка цилиндрической формы, днище которого является термочувствительной поверхностью, а боковые поверхности его теплоизолированы, для обеспечения теплоотвода только через днище„Соотношение внутреннего диаметра D широкой части сосуда к наружному диаметру пароотводной трубки dM должно быть не менее 10, а длины пароотводной трубки к высоте сосуда - поплавка в интервале 5-10, что обеспечивает высокую чувствительность гидростатического взвешивания сосуда 2„Узкая часть поплавка имеет шкалу погружения, снабженную предельными рисками К нижней части сосуда 2 прикреплен балластный груз 4, масса которого должна обеспечить устойчивое удержание сосуда 2 в плавучем состоянии и в вертикальном положении Максимальный уровень жидкости в сосуде не должен превышать 0,75 высоты этого сосуд а о

Плавающий уровень отсчета 5 автоматически обеспечивает компенсацию возможного изменения уровня свободной поверхности жидкости в термостате Для обеспечения удобства и большей точности регистрации уровня всплытия поплавка в качестве метки принят внешний плоский торец прозрачной втулки 6 плавающего уровня отсчета 5 о

Способ реализуется следующим об- разоМо На подготовительном этапе строят график зависимости величины погружения сосуда в жидкость нагревателя от массы заливаемой в него жидкости о

На рабочем этапе в жидкостном термостате устанавливают заданную

0

5

0

5

0

5

температуру, в поплавок заливается исспедуемая жидкость в количестве, обеспечивающем превышение ее уровня макгимал-.тшго значения, когда поплавок балластным грузом упрется в дно термостата, а верхняя предельная риска гакалы на узкой части поплавка опустится ниже метки плавающего уровня отсчета Эта излишняя масса исследуемой жидкости выкипает в течение времени, необходимого для прогрева всей системы, включающей термостат, поплавок и исследуемую жидкость, и установления стационарного режима кипения жидкости Измерения начинают в момент времени,когда верхняя предельная риска шкалы подойдет к контрольной метке При этом регистрируют по шкале на узкой части поплавка изменение погружения поплавка за измеряемый интервал времени &Ј и по тарировочному графику определяют массу испарившейся жидкости ДМ, Одновременно измеряют величину барометрического давления, относительно которой из таблиц теп- лофизических свойств исследуемой жидкости находят скрытую теплоту парообразования г. Зная площадь контрольной поверхности кипения FK,равной плогаади внутренней поверхности дни-ца поплавка, величину плотности теплового потока q определяют из соотношения

1

ДМ « г Tf TT

0

5

0

5

В дальнейшей подобные измерения, включая опыты с различными исследуе-1 мыми жидкостями и различными значениями температуры жидкости в термостате, проводят аналогичным образом, контролируя момент, пока еще кипящая жидкость в поплавке не достигнет своего заданного минимального уровня,, о чем судят по подходу к контрольной метке нижней предельной риски шкалы.

Точность измерения плотности теплового потока q зависит от отношения ДМ/uf и главным образом от точности гидростатического взвешивания, т.е. определения ДМ Поэтому конструкция устройства выполнена таким образом, чтобы обеспечивалось: полная эвакуация образующегося в поплавке пара и исключение процесса конден- сации пара в поправке, для чего боко

Изобретение может быть использовано при определении теплового потока от греющей поверхности к кипящей жидкости, а также при определении коэффициентов теплоотдачи при кипении в условиях свободного конвективного теплообмена, при определении коэффициентов теплопроводности по методу пластины в стационарных условиях. Цель изобретения состоит в повышении точности, уменьшении времени измерения, упрощении конструкции устройства при определении теплового потока по скрытой теплоте парообразования при кипении жидкости на контрольной греющей поверхности. Это достигается тем, что сосуд с кипящей в нем жидкостью, выполненный в виде поплавка ступенчатой цилиндрической формы, помещают в термостатированный объем другой жидкости (нагреватель) с более высокой температурой кипения. Производят гидростатическое взвешивание поплавка и регистрируют изменение массы ΔМ кипящей в нем жидкости за фиксированный промежуток времени Δτ. Тепловой поток Q определяют по измеренным параметрам. Устройство для осуществления способа содержит жидкостный термостат, плавающий уровень отсчета и сосуд с кипящей в нем жидкостью на контрольной греющей поверхности. Сосуд, погруженный в термостат, выполнен в виде поплавка ступенчатой цилиндрической формы с соотношением диаметра широкой его части к диаметру узкой не менее 10. Сосуд выполнен с термоизолированными боковыми поверхностями и с возможностью регистрации величины его всплытия относительно плавающего уровня отсчета по шкале, нанесенной на пароотводную трубку. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.