Стенд для определения параметров теплообмена при течении газожидкостных струй Советский патент 1990 года по МПК G01N25/00 

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройствам для исследования теплообмена и гидродинамики при натекании дисперсных струй на преграду.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей стенда.

На чертеже представлен стенд для определения параметров для теплообмена и гидродинамики при течении газожидкостных струй, общий вид.

Стенд для определения параметров теплообмена и гидродинамики при течении газожидкостных струй содержит герметичную камеру 1 со смотровыми окнами 2 для фото- и киносъемки процесса с электроподогревом от источника 3 тока и рабочую модель 4, установленную в герметичной камере. Основным элементом рабочей модели для исследования гидродинамики является плоская пластина с отверстиями, основным элементом тепловой модели может быть плоская пластина из нихрома, которая служит теплоотдающей поверхностью, а модель для исследования кризиса теплоотдачи представляет собой пластину из фольгнрованного текстолита. Нагрев тешюотдающей поверхности осуществля - ется переменным -электрическим током, подводимым через токопроводы. Питание осуществляется от сети переменного тока через автотрансформатор 5, стабилизатор 6, понижающий трансформатор 7. Замер подводимой мощности осуществляется с помощью трансформатора 8 тока, амперметра 9 и вольтметра 10. В герметичной камере 1 установлена t также форсунка 11, к которой подключена магистраль подвода жидкости 12, подсоединенная к баку 13. В магистрали подвода жидкости 12 установлен ротаметр 14 и вентиль 15. Магистраль 16 отвода жидкости подключена к герметичной камере 1 и имеет вентиль 17. Стенд снабжен вакуумным насосом 18, сообщающимся с полостью герметичной камеры 1. Производительность вакуумного насоса регулируется вентилем 19. Стенд имеет также ресивер 20, размещенный внутри герметичной камеры 1 и имеющий сопло 21, размещенное напротив рабочей модели 4. Ресивер 20 связан с атмосферой магистралью 22 подвода воздуха, имеющей вентиль 23 и ротаметр 24. К форсунке 11 подключв на дополнительная магистраль 25 подвода воздуха, имеющая вентиль 26 и ротаметр 27. Перемещение рабочей моде ли 4 осуществляется с помощью двигателя 28. В систему измерений входят ротаметры 14, 24, 27, вакуумметры 29 и 30, подключенные к полостям герметичной камеры 1 и ресивера 20, и термопары, которыми оснащена тепловая модель, подключенные через переключатель 31 к регистрирующему прибору 32. Рабочая модель 4 установлена на координатном столе 33, обеспечивающем ее смещение в трех взаимно перпендикуляр ных направлениях.

Стенд работает следующим образом. Перед запуском устройства на координатном столе 33 устанавливается рабочая модель 4 (в зависимости от целей эксперимента - гидродинамическая, тепловая или для исследования кризиса теплоотдачи). Путем плавного смещения микрометрического винта модель устанавливается на требуемом рас стоянии от среза сопла 21 и фиксируется. Затем камера 1 герметизируется и включается вакуумный насос 18, который откачивает воздух из камеры 1

5

0

5

0

5

0

5

0

5

до необходимого рабочего давления, которое контролируется вакуумметром 29, производительность насоса регулируется вентилем 19 Воздух, необходимый для создания воздушной струи, забирается через всасывающий патрубок из окружающей среды и подается в ресивер 20 и форсунку 11 через систему трубопроводов 22 и 25 и регулировочных вентилей 23 и 26. Вода из бака 16 подается в форсунку 11 за счет разрежения, создаваемого в герметичной камере 1 вакуумным насосом 18. Расход воды и воздуха измеряется ротаметрами 14, 24 и 27. За счет эжектирующего действия, поступающего в ресивер 20 воздуха, газожидкостный поток попадает в сопло 21, из которого истекает газожидкостная струя. Изменяя расход воздуха и водьГ ротаметрами 14, 24 и 27 и контролируя давление по вакуумметрам 29 и 30 на выходе из сопла 11, задают режим работы стенда. Получается плоский или осесимметричный (в зависимости от конструкции сменного сопла) газожидкостный струйный поток с равномерным распылом в основн.ом участке струи, где и происходит взаимодействие последней с преградой. Перемещение рабочей модели вдоль струи и перпендикулярно ей осуществляется с помощью двигателя 28 точной регулировки, что позволяет производить гидродинамические и тепловые измерения на одном расстоянии от среза сопла до.преграды и на разных расстояниях без вскрытия камеры и переборки устройства.

Нагрев теплоотдающей поверхности осуществляется пропусканием тока через пластину. Регулировка напряжения переменного тока от понижающего трансформатора 7 осуществляется при помощи автотрансформатора 5, а постоянный режим поддерживается посредством стабилизатора 6 напряжения. Ток измеряется через трансформатор 8 тока, а напряжение на рабочем участке тепловой модели - милливольтметром 10. Величина теплового потока с поверхности определяется из расхода электроэнергии на ее нагрев. Температура поверхности теплообмена измеряется термопарами, включенными в цепь через переключател ь 31 к микровольтметру 32. С помощью термопар замеряв ся также температура воды на рабочей

5157

пластине до начала процесса теплообмена .

С помощью гидродинамической модели может быть замерено распределение статического давления вдоль линии растекания плоской струи по пластине при различных скоростях на срезе сопла и расстояниях от среза -сопла до преграды. Из распределения статического дав- ления на поверхности пластины рассчитывается значение продольной скорости на внешней границе пристенного пограничного слоя. Кроме того, стенд может быть оснащен трубкой Пито для нзмере- ния скорости воздушной струи и системой лазерной диагностики газожидкостной струи, с помощью которой через смотровые окна измеряются размеры и скорости капель в различных сечениях струи (не показаны).

После проведения цикла измерений с одним расстоянием от среза сопла до преграды рабочая модель устанавливается в другом требуемом положении и замер повторяется.

Стенд позволяет проводить исследование теплообмена и гидродинамики при различных рабочих моделях, различных расстояниях их от среза сопла, различ- ных конструкциях сопла (плоских и осесимметричных), разных расходах жидкой фазы и воздуха, различных размеров капель жидкой фазы и других параметров. При этом конструкция стенда позволяет исследовать теплообмен и гидро- динамику при взаимодействии газовых и газожидкостных струй с преградами

16

как в зоне линии растекания, так и в области пристенной струи.

Формула изобретения

Стенд для определения параметров теплообмена при течении газожидкостных струй, содержащий герметичную камеру со смотровыми окнами, установленные в ней рабочую модель и форсунку, подключенную к магистрали подвода жидкости, магистраль отвода жидкости и систему измерений, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности исследования гидродинамики и интенсивности теплоотдачи в области взаимодействия с поверхностью теплообмена как однофазной воздушной струи, так и газожидкостной струи при различных расстояниях от среза сопла до преграды, скоростях воздуха и капель, а также размера капель, стенд снабжен вакуумным насосом, подключенным к герметичной камере и установленным на ее крышке ресивером, связанным с магистралью подвода воздуха, со сменным соплом, размещенным напротив рабочей модели, форсунка размещена внутри ресивера перед соплом и подсоединена к дополнительной магистрали подвода воздуха, а рабочая модель установлена с возможностью перемещения в трех взаимно перпендикулярных направлениях и фиксации в заданном положении.

18

23

Изобретение относится к технической физике, в частности к устройствам для исследования гидродинамики и теплообмена при натекании дисперсных струй на преграды. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Стенд содержит герметичную камеру со смотровыми окнами, сообщающуюся с вакуумным насосом, и установленную в камере рабочую модель, помещенную на координатном столе. Нагрев теплоотдающей поверхности осуществляется переменным током через автотрансформатор, стабилизатор, понижающий трансформатор. В ресивере установлены форсунка, к которой подключена магистраль подвода жидкости, соединенная с баком, и сменное сопло, размещенное против рабочей модели. Ресивер связан с атмосферой магистралью подвода воздуха, имеющей вентиль и ротаметр. На координатный стол устанавливают рабочую модель, камеру герметизируют и включают вакуумный насос. Воздух и вода через системы трубопроводов поступают в ресивер и форсунку и из сменного сопла истекает дисперсная струя. 1 ил.