Способ определения температуропроводности жидкостей Советский патент 1991 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к тепловым испытаниям жидкостей, а именно к определению их температуропроводности

Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений.

-. На чертеже представлена схема установки для осуществления способа

Установка состоит из емкостей 1 и 2 для исследуемой жидкости и жидкости сравнения соответственно насосов 3 и 4, задатчиков 5 и 6 расхода и измерительного блока 7, представляющего собой две трубки 8 и 9 на которых установлены водяные рубашки 10 и 11. На трубках 8 и 9 также посажены цилиндрические пустотелые камеры 12 и 13, выполненные с возможностью перемещения вдоль осей этих трубок, в которых циркулирует теплоноситель

из термостата 14. В сечении трубок 8 и 9 установлены спаи дифференциальной термопары 15, подключенной к нуль-индикатору 16. В водяных рубашках 10 и 11 циркулирует теплоноситель из термостата 17.

Способ осуществляется следующим образом.

Жидкости из емкостей 1 и 2 прокачивают насосами 3 и 4 через термостат 17. где они нагреваются до одинаковой температуры, и через измерительный блок 7. При этом расходы жидкостей поддерживают одинаковыми с помощью задатчиков 5 и 6 расхода соответственно.В начале трубок 8 и 9 предусмотрены изотермические участки, которые- создаются водяными рубашками 10 и 11, предназначенными для полуО

оо

со

00 оэ

чения установившегося режима течения с параболическим профилем скорости. Внутреннее пространство камер 12 и 13 ограничивает теплообменные участки трубок 8 и 9. Циркуляция в камерах теплоносителя из термостата 14 обеспечивает поддержание равных и постоянных по длине теплообменных участков температур стенок трубок. Температура термостата 14 задается отличной от температуры водяных рубашек 10 и 11.

В каждой их трубок фиксируют сечение, в котором сопоставляются между собой температуры жидкостей. Эти сечения выбираются внутри теплообменных участков.

Для измерения температуропроводности жидкости камеру 12 устанавливают в некотором фиксированном положении. Перемещая камеру 13 по трубке 9, добиваются уравнивания1 измеряемых температур и по соотношению расстояний от начала теплообменных участков до сечений, в которых контролируют разность температур, определяют искомую величину.

Измерение необходимо осуществлять только в стационарных условиях теплообмена , т.е. после перемещения зоны воздействия необходимо выдержать некоторое время стабилизации режима, которое определяется по стабилизации показаний нуль-индикатора.

На чертеже показаны два измеряемых расстояния от начала участка теплообмена до сечения, в котором контролируется температура жидкости: 1у - относится к исследуемой жидкости; lg - к жидкости сравнения.

Расчетная формула имеет вид

а - а «.« .

а - аэ 1,

1з.

Lx

где а - температуропроводность исследуемой жидкости; а 9 - температуропроводность жидкости сравнения. Эта расчетная формула получена при следующих допущениях: напорное течение жидкости и процесс теплообмена стационарны, жидкость несжимаема, ее физические свойства постоянны, т.е. не зависят от температуры и давления; течение жидкости стабили - зировано, т.е. профиль скорости не изменяется по длине (участку тепло- обмена предшествует изотермический

0

0

5

успокоительный участок, на протяжении которого формируется профиль скорости) ; расход жидкости задан или, что то же самое, известна средняя по сечению скорость жидкости; во вход- ном сечении теплообменного участка температура жидкости постоянна по сечению; температура внутренней поверхности стенки трубы на участке теплообмена постоянная в потоке отсутствуют внутренние источники тепла, а количество тепла, выделяющееся вследствие диссипации энергии, преij небрежимо мало; изменение теплового потока вдоль оси трубы, обусловленное теплопроводностью, мало по сравнению с изменением теплового потока вдоль оси, обусловленным конвекцией.

Q При этих условиях распределение избыточной (отсчитанной от температуры стенки трубы) температуры по длине теплообменного участка экспоненциально зависит от продольной коорди5 наты, и в аечениях, где эти температуры равны, справедлива приведенная формула.

При реализации способа используют две одинаковые медные трубки с

0 внутренним диаметром d Вн 4 мм, внешним диаметром 6 мм, длиной 400 мм. Длины теплообменных участков, с размещенными на них водяными рубашками, которые интенсивно омываются теплоносителем (водой при 20 С), для обеих трубок приняты одинаковыми - равными 200 мм.

В качестве жидкости сравнения применяется толуол, теплофизические характеристики которого изучены довольно точно. Проводят измерения тепло- физических характеристик воды и бензола в диапазоне температур 300- 330 К. Например, для 310 К получены значения температуропроводности:во- 5 да- 1,53«10 7м2/с; бензола 0,92 10 м2/с„ Анализ показывает, что погрешность измерений составляет 2-3%.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить точность измерения температуропроводности. Это достигается тем, что нет необходимости непосредственного измерения температур и их разностей и определения по этих значениях искб мой величины. Кроме того, в предлагаемом способе отпадает необходимость : измерения среднемассовых температур жидкостей на выходах из измерительных участков, что существенно -упрощает процесс измерений. Способ может быть применен для массовых испытаний жидкостей в ограниченном диапазоне изменений температур.

Формула изобретения

Способ определения температуропроводности жидкостей, состоящий в том, что исследуемую жидкость и жидкость сравнения параллельно пропускают с равными расходами через одинаковые трубки равного сечения, обеспечивают отличие температур стенок трубок от температур жидкостей на участках теплообмена,

х

я

631386

10

15

температуры жидкостей на входе в участки теплообмена поддерживают поо| тоянными и сопоставляют температуры жидкостей в двух сечениях трубок в пределах участков теплообмена, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса измерений, температуры стенок трубок на участках теплообмена поддерживают равными и постоянными по участкам, изменяют расстояние между началом участка теплообмена и сечением, в котором контролируется температура до достижения равенства контролируемых температур, и по соотношению этих расстояний двух участ ков теплообмена судят об искомой величине .

Изобретение относится к области тепловых испытаний жидкостей, а именно к области определения их тем- пературопроводностей. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса измерений. Используется сравнительный способ измерений. Исследуемая жидкость и жидкость сравнения с равными исходными температурами пропускаются с постоянными и равны ми расходами через теплообменные каналы. Температура стенок теплообмен- ных каналов задается равной для обоих жидкостей. Выбирают сечения жидкостей с равными избыточными температурами. Их удаления от начал тепло- обменных участков обратно пропорциональны температуропроводностям жидкостей. По сравнению со способом- прототипом достигается повышение точности и упрощение процесса измерения за счет исключения излучений разностей температур, а также среднемассо- вых температур. 1 ил. Q S я с