Устройство для измерения гидродинамических и тепловых параметров Советский патент 1990 года по МПК G01N25/00 

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

Цель изобретения - повышение точности в широком диапазоне измеряемых параметров.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на .фиг. 1.

Устройство для измерений гидродинамических и тепловых параметров при взаимодействии одиночных и блоков плоских струй с преградой содержи т газодувку 1, нагревательную камеру 2, ресивер 3, сменные приточные сопла 4, в поперечном сечении имеющие профиль равнобедренной трапеции, сменные отсасывающие сопла 5, межсопловую камеру 6, отсасывающую газодувку 7, рабочую модель 8, координатно-поворотный

стол 9, опорную плиту 10 и раму 11. На раме закреплен ресивер, верхняя часть которого выполнена в виде прямоугольного параллелепипеда, к верхней части ресивера крепитс я нагревательная камера, представляющая собой короб с установленными в ней

f

электрическими нагревателями, а к верхней части короба крепится малога- баритная газодувка, например, типа ДВ-1КМ, В прямоугольной части ресивера размещены спрямляющие ячейки 12, .рассекатель 13, на боковой поверхности ресивера размещены штуцера 14 для отбора давления и ввода термопары 15. В нижней части установлены направляющие 16 для крепления приточных сопел 4-с возможностью возвратно-поступательного движения и расположения от одного до трех сопел. Перегородка 17 между соплами 4 вьшолнена в виде што- рок из воздухонепроницаемой ткани, что позволяет устанавливать различные расстояния между соплами.

На нижней части межсопловой камеры располохсены направляющие 18 для крепления отсасывающих сопел 5 с возможностью возвратно-поступательного дви- жения и расположения от двух до четырех сопел, причем боковые стенки отсасывающих сопел выполнены с ребрами, которые позволяют устанавливать их на различной высоте относительно приточных сопел 4, Перегородка 19 между соплами 4 и 5 выполнена также в виде шторок из воздухонепроницаемой ткани, которая краями закреплена на пластинках плотно прилегающих к соплам, что поз- воляет устанавливать различные расстояния между соплами, К боковой стенке межсопловой камеры крепится отсасывающая газодувка 7, которая в зависимо- .сти от эксперимента может быть отклю- чена или снята и воздух самотеком выходит в окружающее пространство.

При исследовании закрытой системы струй все четыре стороны рабочей зоны 20 ограждены стенками 21 из прозрачно го материала, две из которых, параллельные линии растекания струй, съемные, при исследовании открытой систем струй одна или обе стенки снимаются.

На боковых несъемных стенках рабочей камеры закреплены кольца 22 для. стыковки с интерферометром Маха-Цандера 23. К раме в области рабочей зоны крепится координатное устройство

5 0 5

Q дс

CQ

5

55

24 с трубками 25 полного напора для замера давления, термоанемометром 26 для измерения скоростей и пульсаций и термопарой 27. Координатное устройство позволяет перемещать зонды в трех направлениях и фиксировать в заданном положении. В зависимости от целей исследования на координатно-по- воротном столе устанавливается рабочая модель (гидродинамическая ияи тепловая) . Координатно-поворотньш стол имеет возможность перемещать модель в вертикальном направлении с помощью шагового двигателя и изменять угол на клона модели по отношению к набегающим струям ручной регулировкой.

Рабочая модель для исследования гидродинамики представляет собой плос кую пластину с дреналсными отверстиями для отбора давления, а для исследования тепловых параметров использована . медная пластина с электрическим нагревателем, установленная в текстолитовом корпусе с теплоизоляцией. Коор- динатно-поворотный стол и рама крепятся к опорной плите 10, которая уста- / навливается строго горизонтально с помощью винтов 28. Измерение давления осуществляется микроманометрами 29 и 30.

Устройство работает следующим -образом.

«Перед включением устройства устанавливается и,сследуемое количество приточных сопел и отсасывающих в количестве от двух до четьфех, выставляется расстояние между соплами. Устройство при работе в режиме закрытой системы струй закрыто стенками со всех сторон рабочей зоны из прозрачного материала. При исследовании открытой системы струй одна или обе стенки снимаются. Далее на координат- но-поворотном столе закрепляется ис- следуемая модель. Путем плавного смещения шаговым двигателем модель устанавливается на заданном расстоянии от сопел, затем ее поворачивают на определенный угол наклона и фиксируют. Окружающий воздух засасывается газодувкой и под давлением через нагревательную камеру поступает в ресивер, проходит спрямляющие ячейки и рассекатель, служащие для спрямления и сглаживания потока , Расход воздуха через газодувку можно регулировать, а контр.оль его осуществляют путем из- мерения.давления в ресивере и температуры. Нагрев в камере регулируется от и более. Из ресивера через приточное плоское сопло или блок сопел теплоноситель - воздух поступает в рабочую зону на модель (преграда). Отработанный теплоноситель через систему отсасывающих сопел и отсасываю вдую газодувку эвакуируется наружу. При изучении открытой системы струй отработаиньш теплоноситель поступает в одну из боковых сторон от модели (преграды).

Измерение гидродинамических параметров, в плоских струях при взаимодействии с преградой и в пристенном пограничном слое осуществляется датчиками термоанемометра или трубкой полного напора. Сигнал с датчика поступает на измерительную схему. С помощью гидродинамической модели замеряется распределение статического давления преграды при различных скоростях на срезе сопла, в нескольких точках от среза сопла до преграды. Устройство достаточно компактно (общие габариты 0,5x0,2x1,0 м), позволяет проводить исследования гидродинамических и тепловых параметров при различных рабочих моделях, различных расстояниях от среза сопла до преграды, открытых и закрытых струйных систем с различным количеством сопел, и шагом между ними, различных скоростях и температурах теплоносителя и теплоотдающей поверхности.

Устройство позволяет рещить вопрос теплотехнической оценки -конструктивно

0

5

0

5

0

5

го исполнения системы воздухопбдачи для ударной сушки различных материалов или сушки и студенения фотослоев и разработать оптимальные конструкции сопловых систем.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения гидродинамических и тепловых параметров при взаимодействии плоских струй с преградой, содержащее газодувку, соединенную с нагревательной камерой, размещенные в корпусе ресивер с рассекателем, установленную на коорди- натно-поворотном столе рабочую модель, над которой размещены датчики измеряемых параметров, соединенных

со схемой измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне измеряемых параметров, в него введены мбжсопловая камера, расположенная под ресивером над рабочей моделью и снабженная приточными и отсасьгоающиь соплами, направляющими, на которых установлены сопла с возможностью возврат- но-поступательного перемещения вдоль них и шторками, соединяющими сопла |между собой, отсасывающая газодувка, соединенная с межсопловой камерой, и рама, на которой закреплены ресивер, межсопловая камера и координатно-по- воротньй стол.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что наружные поверхности отсасывающих сопел снабжены ребрами.

5

15

26.

иснжй

18 10 А

Фм.1

изпер.темпе- ратуры в рве сивере и

Ucmot/HUK света

измерение nw nepmHfit

fftffffftfOfn OfCU

noOfP(HOcmu

f8 19

Изобретение относится к исследованиям гидродинамических и тепловых процессов при взаимодействии одиночных и блоков плоских струй с преградой, в частности к устройствам для исследования теплообмена и гидродинамики при натекании струйных потоков на преграду. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и упрощение конструкции. Установка содержит газодувку, нагревательную камеру, ресивер, сменные приточные и отсасывающие сопла, межсопловую камеру, рабочую модель, координатно-поворотный стол, опорную плиту и раму. Установка выполнена компактно на единой раме с возможностью переноса, что позволяет использовать для исследования процессов теплообмена интерферометр Маха-Цандера, сопла установлены на кронштейнах с пазами с возможностью возвратно-поступательного движения, а соединение сопл перегородками в виде шторок из воздухонепроницаемой ткани позволяет варьировать геометрическими параметрами струйной системы, причем выполнение стенок рабочей зоны съемными позволяет исследовать струйные системы с различными способами отвода теплоносителя (открытые и закрытые). 2 ил.