Способ определения теплофизических характеристик кипящей жидкости Советский патент 1990 года по МПК G01N25/08 

Изобретение относится к определению теплофизических характеристик .веществ и может быть использовано при исследов-ании и расчетах процессов , связанных с парообразованием в кипящих системах, например в энергетических машинах и аппаратах.

Целью изобретения является повышение точности определения момента начала пленочного гашения.

На фиг. представлена схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2- диаграммы, иллюстрирующие способ.

Устройство содержит термосопротивление 1, измеритель 2 тока, программируемый источник 3 тока, устройство 4 управления, регистратор 5, измеритель 6 напряжения, фильтр 7, осциллограф 8 и пороговый детектор 9.

Способ осуществляется следующим образом. .

При помощи управляющего устройства 4 включают источник 3 тока, пропуская ток через термосопротивление 1. Работу источника программируют таким образом, что устанавливается постоянное значение измерительного ток а I и в момент времени t0 (фиг.2) включаются измерители 2 и 6, регистратор 5 и регистрируется ток через терморезистор 10 и падение напряжения на нем Uu По измеренным значениям 10, деляют температуру жидкости T

Ј(&,. т5-) . В момент времени t

15

U0 опре

То

устройство 4 программирует источник тока, например, по линейному закону. При достижении в момент времени t, некоторого значения тока 11 жидкость вскипает и возникает режим пузырькового кипения, что приводит к возникновению переменной составляющей в падении напряжения на термосопротивлении 1 , которая выделяется фильтром 7 и преобразуется детектором 9 в управляющий сигнал, включающий измерители 2 и 6 и регистратор 5, который регистрирует ток через термосопротивление 11 и падение напряжения на нем U.,. По измеренным значениям U, I определяют соответствующее времени t возникновение пузырькового ки

пения, мощность Р

U1I1 и темпера- U,

туру сопротивления Т, f(R у1-)

ч При дальнейшем увеличении тока через

термосопротивление при достижении ег величины в момент времени t2 значени I/i возникает режим пленочного кипения, что приводит к исчезновению перменной составляющей в падении напряжния на термосопро1, ивлении и на входе фильтра 7. В момент времени t4 исчезновения переменной составляющей устройство 4 Формирует управляющий сигнал, включающий измерители 2 и 6 регистратор .5, который регистрирует, ток 1г через термосопротивление и падение напряжения U, соответствующие моменту времени t a возникнове

0

5

0

5

0

35

40

45

50

55

ния режима пленочного кипения. По измеренным значениям Uj, Ij определяют мощность Рг U2 I2 и температуру термосопротивления Т2 f(R2

После регистрации 12, 1Т2устройство 4 выключает в момент времени tK источник 3 тока и возвращает его в исходное состояние. Возникновение и исчезновение переменной составляющей контролируется визуально на экране осциллографа 8. Способ осуществляют при размерах термосопротивления, не больших размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара. Это связано с тем, что при режиме пузырькового кипения с размером отделяющихся пузырьков, не меньших размеров термосопротивления, в выходном сигнале термосопротивления появляется переменная составляющая. Она возникает вследствие того, что кипящая жидкость представляет собой двухфазную систему жидкость - газ, компоненты которой отличаются по теплопроводности, а процесс образования и распространения пузырей газо- , вой фазы при кипении является периодическим. Это приводит к периодическому и значительному изменению условий теплообмена термосопротивления с окружающей средой, а следовательно, к такому же периодическому изменению его температуры и сопротивления, т.е. возникает модуляция сопротивления термосопротивления кипящей жидкостью. В измеряемом сигнале переменная составляющая может быть отделена от постоянной и далее преобразована известными способами радиотехники.

Дальнейшее увеличение мощности, подводимой к термосопротивлению, приводит при некотором ее значении Р в момент времени t к возникновению пленочного кипения Как известно, пленочное кипение или кризис кипения характеризуется образованием слоя пара между поверхностью нагревателя и жидкостью, что приводит к ухудшению теплоотдачи нагревателя и проявлению стационарного процесса, пульсации температурь и сопротивления термосопротивления исчезают. Следовательно, при переходе термосопротивления в режим пленочного кипения переменная составляющая в измеряемом сигнале исчезает.

Таким образом, началу пленочного кипения соответствует момент исчезновения переменной составляющей. Так как в этот момент происходит наибольшая теплоотдача нагревателя, то измерение ее именно в этот момент отличается наибольшей точностью.

Измеренные и вычисленные значения температуры и давления в кризисные моменты состояния жидкости полностью характеризуют процесс кипения, вид и состояние жидкости и могут быть использованы для анализа в характерных точках процесса - точках начала пузырькового и пленочного кипения, являющихся синхронизирующими сигналами измерительного процесса. Формула изобретения

Способ определения теплофизически характеристик кипящей жидкости, за0

ключающийся в том, что через термосопротивление пропускают электрический ток, обеспечивающий релотм пузырькового кипения и проводят измерение выходного сигнала термосопротивления, с учетом величины которого определяют теплофизические характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения момента начала пленочного кипения, размер термосопротивления выбирают не больше характерного размера отделяющихся в процессе пузырькового j кипения пузырьков пара, пропускаемый через термосопротивлёние ток монотонно увеличивают, а о моменте нача- . ла пленочного кипения судят по исчезновению переменной составляющей в измеряемом выходном сиг- пале .

0

Изобретение относится к определению теплофизических характеристик веществ, а именно к способам определения теплофизических характеристик кипящей жидкости, и может быть использовано при исследовании и расчетах процессов, связанных с парообразованием в кипящих системах, например в энергетических машинах и аппаратах. Цель изобретения - повышение точности определения момента начала пленочного кипения. Через термосопротивление, погруженное в исследуемую жидкость, пропускают электрический ток, обеспечивающий режим пузырькового кипения. Размер термосопротивления выбирают не больше характерного размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара. В режиме пузырькового кипения в выходном сигнале термосопротивления появляется переменная составляющая, обусловленная периодическим образованием и распространением пузырей газовой фазы на термосопротивлении. Дальнейшее повышение мощности, подводимой к термосопротивлению, приводит к возникновению пленочного кипения. При этом моменту начала пленочного кипения соответствует момент исчезновения переменной составляющей в измеряемом выходном сигнале. 2 ил.

Фиг. 1

о tH

г (к

U t

Фиг. 2