Устройство для измерения локальных тепловых потоков Советский патент 1989 года по МПК G01K17/06 

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике, в частности к средствам измерения локальных теп-- ловых потоков на внутренней и наружной поверхностях трубы, неоднородных по плотности, что характерно, например, для исследования теплоотдачи при движении жидкости в коротких трубах или при внешнем обтекании при существенном изменении условий обтекания как по длине трубы, так и по периметрам ее поперечных сечений.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет измерения локальных тепловых потоков по длине и периметру на внутренней к наружной поверхностях трубы.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения локальных тепловых потоков, продольный разрез, на фиг.2- сечение А-А на фиг. J.

Цилиндрическая труба 1 (фиг.1) С внутренним радиусом г, и наружным радиусом Гл выполнена из материа- , ла с известными теплофизическими свойствами и их зависимостью от температуры - коэффициентом теплопроводности Л(Т), плотностью р(Т), теплоемкостью с, (Т), например из не ржавеющей стали. В стенке трубы 1

СП

о ;о

О) со 4ii

3 150 вьтолнены кольцевые канавки 2, разделяющие трубу на кольцевые элементы 3, и продольно-радиальные канавки 4 (фиг, 2), разделяющие по угловой координате Ц1 кольцевые элементы 3 на секторы 5. Кольцевые и продольно-радиальные канавки заполнены теплоизоляционным материалом, например термоцементом. На внутренней и наружной поверхностях по средней линии каждого сектора установлены термопары 6. Секторы вместе с термопарами являются датчиками тепловых потоков, которые соединены между собой тонкими перемычками 7,

Толщина датчика 5 (А), выбираемая из условия обеспечения необходимой точности измерения теплового потока, определяется с помощью соотношения А г - г, lO-A/q, (м)и -Д Глубина и толщина кольцевых и продольно-радиальных канавок соответственно равны 0,85-0,9 и 0,1-0,25

толщины стенки; ширина секторов по

окружности наружного радиуса трубы и длина секторов равны 0,5-1,0 толщины стенки трубы.

Применение датчиков тепловых потоков для измерения пространственного распределения локальных тепловых потоков позволяет существенно упростить методику их определения по сравнению с соответствущей расчетной методикой тепловых потоков, базирую- щейся на трехмерном температурном поле. Которая из-за сложности алгоритма до сих пор не доведена до практического использования,

С увеличением толщины датчика теп- лового.потока 5(А) (фиг. 1) погрешность определения плотности теплового потока q уменьшается и при толщинах датчика 10-15 мм и 10(м/К) составляет соответственно 4,3-3,9%,

Предлагаемое устройство позволяет провести измерение локальных тепловы I .

ю 15

20

25

30 354045

потоков на наружной и внутренней по- . верхностях трубы, например, при исследовании теплопередающих способностей труб в продольно и поперечном обтекаемых трубньрс пучках секций теплообменников ,

Предлагаемое устройство может быть вьшолнено на базе труб или каналов переменного поперечного сечения, например сопел.

Формула .изобретения

Устройство для измерения локальных тепловых потоков, содержащее трубу из материала с известными теплофизиче- скими свойствами, термопары, располо- женные на внутренней и наружной поверхностях трубы, о тличающееся тем, что, с целью пов ьшеНия точности измерения -и расширения функциональных возможностей за счет измерения локальных тепловых потоков как по длине,так и по периметру, на внутренней и наружной поверхностях стенки трубы вьтолнены кольцевые и продольно-радиальные канавки глубиной 0,85-0,9, шириной 0,1-0,25 толщины стенки, заполненные теплоизоляционным материалом, образующие кольцевые-сектора, ширина которых по окружности наружного радиуса трубы Г2 и длина равны соответственно 0,5-1 ,0 толщины стенки трубы, на энутре нней и наружной поверхностях каждого сектора установлены термопары, а труба вьшолнена из низкотеплопроводного материала, причем толщина стенки (TJ - tj) трубы определена из соотношения

(г - г, ) lO A/q (м) при

где г - внутренний радиус трубы;

Л - коэффициент теплопроводности материала ,стенки (Вт/мК);

q - плотность теплового потока (Вт/мЪ.

Изобретение относится к экспериментальной теплофизике, в частности к средствам измерения локальных тепловых потоков. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит цилиндрическую трубу, выполненную из материала с известными теплофизическими свойствами. В стенке трубы со стороны наружной поверхности выполнены кольцевые и продольные канавки, заполненные теплоизоляционным материалом. На внутренней и наружной поверхностях каждого участка трубы, ограниченного двумя парами соседних кольцевых и радиальных канавок, установлены термопары, а цилиндрическая труба выполнена из малотеплопроводного материала. 2 ил.

Фие. 1

А

Фг/г.2