Способ измерения температуропроводности жидкости Советский патент 1989 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к тепловым .испытаниям, а именно к теплофизи- ческим измерениям.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

В предлагаемом способе исследуемую и эталонную жидкости с равными расходами пропускают соответственно через одинаковые трубки, на стенки которых на длине их воздействуют- тепловыми потоками, плотности которых регулируют так, чтобы среднемассовые температуры исследуемой и эталонной жидкосг тей, измеренные в конце измерительных участков, были равны между собой. Затем измеряют разности температур

между осями и стенками измерительных трубок на выходе соответственно для исследуемой и эталонной жидкостей и по отношению измеренных разностей температур определяют искомую величину. Вместо указанных разностей температур могут быть измерены разности среднемассовых температур жидкостей и температуры стенок на выходе измерительных участков.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство состоит из емкостей 1 и 2, насосов 3 и 4, термостата 5, задатчиков 6 и 7 расхода и измерительного устройства 8, представлякэще

сл

сь

CD

3149

го собой две трубки 9 и 10, на которых установлены водяные рубашки 11 и 12, электрические нагреватели 13 и 14, включенные параллельно в цепь источника 15 тока, мощности которых регулир тотся с помощью реостатов 16 и 17 и контролируются амперметрами 18 и 19, измерителей 20 и 21 среднемассовой температуры.и термопары 22, которые подключены к измерителю 23 отношения и нуль-индикатору 24.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемую и эталонную жидкости соответственно из,емкостей 1 и 2 прокачивают насосами 3 и 4 через термостат 5, где они подогреваются до определенной температуры. Затем исследуемую и эталонную жидкости про- пускают через измерительное устройство 8 соответственно через измерительные участки трубок 9 и 10. При этом расходы исследуемой и этало 1ной жидкостей поддерживают одинаковыми с помощью задатчиков 6 и 7 расхода соответственно. Изотермические участки измерительных трубок 9 и 10, создаваемые водяными рубашками 11 и 12, служат для получения установившегося режима с параболическим профилем скорости для обоих жидкостей. Воздействие тепловыми потоками на стенки рабочих участков измерительных трубок

9 и 10 осуществляют соответственно с помощью электрических нагревателей 13 и 14, имеющих одинаковые электри- ческие и геометрические характеристики.

Тепловые мощности, выделяемые нагревателями 13 и 14, регулируют соответственно с помощью реостатов 16 и 17.до тех пор, пока на выходе измерительных трубок 9 и 10 среднемассовые температуры жидкостей, измеренные тер мопарами 22, не будут равны между .собой. Равенство этих температур контролируют нуль-индикатором 24. На выходах измерительных участков трубок 9 и 10 разности температур между температурами исследуемой и эталонной жидкостей на осях этих трубок или разности между среднемассовыми температурами жидкостей и температурой стенок измеряют с помощью термопар 22, установленных на стенках измерительных трубок 9 и 10 и измерителях |20 и 21 среднемассовой температуры. Сигналы с термопар 22 подают на изме

ритель 23 отношения, который производит операцию деления измеренных paзнocfeй температур, в результате чего получают искомую величину.

При получении расчетных соотношений использован тот факт, что на измерительном участке трубки распределение температур по стенке подчиняется линейному закону. Выполнение равенства тангенсов углов наклонов этих линейных зависимостей для двух измерительных участков обеспечивается; равенством среднемассовь1х температур эталонной и испытуемой жидкостей на входах и выходах измерительных участков.

Расчетные формулы имеют вид

I

4t э

а а т-Э t

0 5 0

5

0

5 п

5

4tэ

3 Н л Т, .

. .3 dt где а - температуропроводность;

ut - разность температуры жидкости на оси трубки и температуры стенки на выходе из изме рительного участка;

j3t - разность среднемассовой температуры жидкости и температуры стенки на выходе измерительного участка;

,э - индекс, указывающий на принадлежность величины эталонной жидкости.

При реализации способа, в качестве измерительных трубок применяют две одинаковые медные трубки с внутренним диаметром d 4 мм и внешним диаметром d(, 6 мм. Длины изотермических участков, интенсивно омываемые теплоносителем постоянной темпе}- ратуры (например, водой при 20 С), для обеих трубок приняты равными 200 мм. Длины участков р.авны 1000мм. На них размещены нагреватели, намотанные из нихромовой проводки диаметром 0,8 мм с шагом 1,0-1,6 мм. Нагреватели теплоизолированы от окру- Жсйощей среды слоем стекловолокна. В качестве эталонной жидкости используют толуол, теплофизические характеристики которого изучены довольно точно. Проведены измерения теплофизи- ческих характеристик воды, бензола. Результаты хорошо согласуются с из- вестнымиг данными.

Повьшение точности достигается сокращением числа измеряемых величин за счет относительных измерений При этом по сравнению с абсолютным способом измерения исключается не только измерение расхода и диаметра трубки, но и тангенса наклона температурной зависимости температуры стенки, что служило источником зна- чительной погрешности.

Предлагаемый способ может применяться при исследованиях и технологическом контроле разнообразных.жидкостей,

Формула изобретения Способ измерения температуропроводности жидкости, состоящий в том, что пропускают испытуемую жидкость :с постоянным расходом через трубку постоянного сечения, на измерительном участке трубки через ее стенку воздействуют на испытуемую жидкость тепловым потоком, измеряют температуры жидкости на входе и выходе измери тельного участка, на основании чего рассчитьшают температуропроводность отличающийся тем, что, с целью повышения точности, -через дополнительную трубку аналогичную

10

15

95697 :6

первой одновременно с тем же расходом пропускают -Эталонную жидкость, воздействуют на нее дополнительным тепловым потоком, температуры жидкостей На входах в измерительные участки поддерживают равньми, а плотности тепловых потоков выбирают так, чтобы обеспечить равенство среднемассовых температур жидкостей на выходах из измерительных участков, а искомую величину-рассчитьшают по соотношению

Ut3

Zt

или

де. а

At э /Its

,...

температуропроводность; разность температуры жидкости на оси трубки и температуры стенки на выходе из измерительного участка; разность среднемассовой температуры жидкости и температуры стенки на выходе из измерительного участка; индекс, указывающий на принадлежность величины эталонной жидкости.

Изобретение относится к тепловым испытаниям, а именно теплофизическим измерениям. Цель изобретения - повышение точности измерений. Исследуемую и эталонные жидкости пропускают с равными расходами через две одинаковые трубки. Температуры на входе в трубки поддерживают равными между собой. К стенкам трубок подводят равномерно распределенные тепловые потоки. Их соотношение регулируют так, чтобы выравнять среднемассовые температуры жидкостей на выходе из трубок. Об искомой величине судят по отношению перепадов температур на выходе из трубок: между стенкой трубки и жидкостью в центре трубки. Вместо температуры жидкости в центре трубки может быть использована ее среднемассовая температура. Повышение точности достигается за счет сокращения числа измеряемых величин - по сравнению с абсолютным способом измерений. Особенно существенным является исключение измерения распределения температур по стенке трубки. 1 ил.