Стенд для исследования процессов теплопередачи Советский патент 1992 года по МПК G09B23/06 

Изобретение относится к учебным посо- . биям по теории теплообмена. Известен лабораторный стенд для исследования процессов теплопередачи, содержащий ко- жухотрубный теплообменник с теплообме- нивающимися теплоносителями.

Недостаток этого стенда - сравнительно невысокая точность получаемых опытных данных, связанная с необходимостью поддержания постоянства расхода обоих теп- лообменивающихся потоков.

Известен также теплообменник типа труба в трубе, содержащий последовательно соединенные между собой секции концентрически расположенных одна в другой труб, в которых циркулируют два теплоносителя и который может быть использован для исследования процесса теплопередачи в качестве лабораторного стенда.

Недостаток этого стенда - также невысокая точность получаемых результатов, так как для обеспечения постоянства температурного режима необходимо поддерживать постоянство расходов двух потоков.

Цель изобретения - повышение точности получаемых экспериментальных данных.

Для достижения этой цели в лабораторном стенде для исследования процессов теплопередачи, содержащем последовательно соединенные теплообменные секции, каждая из которых состоит из расположенных одна в другой труб для передачи тепла, нагревательный элемент и патрубки для соединения секций, нагреватель каждой секции выполнен трубчатым и расположен параллельно теплообменной секции, а соединительные патрубки установлены таким образом, что выход внутренней трубы секции соединен с входом нагревателя, выход которого сообщен с полостью наружной трубы, а последняя связана с входом внутренней трубы последующей секции.

Такое выполнение лабораторного стенда позволяет повысить точность получаемых опытных данных.

Это достигается за счет того, что в теплообменнике и по центральным трубам секVJ

ю о о

ON О

ций и в межтрубных пространствах их проходит один и тот же поток и для установления стационарного температурного режима необходимо поддерживать постоянство расхода только одного потока.

Это снижает величину погрешности эксперимента.

Кроме того, упрощается и конструкция лабораторного стенда (в прототипе необходимо оборудование для контроля и регулирования расхода двух потоков).

На фиг. 1 показана общая схема лабораторного стенда (секции могут быть расположены и на одном уровне по горизонтали); на фиг. 2 - один из возможных вариантов распределения температур в опытных элементах.

Стенд включает три (или более)теплооб- менных секций 1, 2, 3, содержащих соответственно теплообменники типа труба в трубе 4, 5, 6 и электронагревательные устройства 7, 8, 9. Причем внутренняя труба теплообменника по ходу теплоносителя соединяется с рабочим пространством ском- noHOHiHHoro с ним подогревателя, а последнее - с межтрубным пространством теплообменника, откуда теплоноситель поступает во внутреннюю трубу следующей секции и т.д. Подача теплоносителя (например, из водопровода) производится через патрубок 10, а из последней секции отводится он в расходомер (не показан).

Возможно предусмотреть переключение направления движения потоков (т.е. вход сделать через патрубок 11, а выход - через патрубок 10).

Стенд работает следующим образом. По патрубку 10 теплоноситель поступает во внутреннюю трубу теплообменника 4. а затем в подогреватель 7, где осуществляется его подогрев до необходимой температуры. Далее подогретый теплоноситель поступает в межтрубное пространство теплообменника 4 и часть тепла передает потоку, проходящему по внутренней трубе теплообменника 4, а затем поступает во внутреннюю трубу теплообменника 5 секции 2 и т.д. Из последней секции по патруб- ку 11 теплоноситель поступает в расходомер. Температуры потока в различных точках измеряют посредством термопар (не показаны). На заявляемом стенде можно проводить следующие лабораторные работы:

исследование теплоотдачи при вынужденном движении потока, проходящего внутри трубы;

исследование теплоотдачи при движении потока внутри кольцевого трубного пространства;

исследование эффективности работы теплообменника;

исследование эффективности тепловой изоляции (на каждом элементе может быть разная изоляция);

исследование теплоотдачи при свободной конвекции (от наружной поверхности изоляции к воздуху);

определение теплопроводности каждого из используемых теплоизоляционных материалов.

Переключив направление движения по- тока и установив те же температурные напо- ры, можно оценить влияние на эффективность теплопереноса направление теплового потока (сравнив с результатами предыдущего эксперимента).

Отличительной особенностью стенда является то, что здесь используется один и тот же поток теплоносителя,

Это уменьшает потребное количество приборов для контроля эксперимента, повышает точность получаемых результатов, упрощает работу со стендом.

Формула изобретения

Стенд для исследования процессов теплопередачи, содержащий последовательно соединенные теплообменные секции, каждая из которых состоит из расположенных одна в другой труб для передачи теплоносителя, нагревательный элемент и патрубки для соединения .секций, отличающийся тем, что, с целью повышения точности эксперимента и удобства пользования, нагреватель каждой секции выполнен трубчатым и

расположен параллельно теплообменной секции, а соединительные патрубки установлены таким образом, что выход внутренней трубы секции с входом нагревателя, выход которого сообщен с полостью наружной трубы, а последняя связана с входом внутренней трубы следующей секции.

б

/

г

Изобретение относится к лабораторному оборудованию и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу Теплотехника. Цель изобретения - повышение точности получаемых результатов и упрощение конструкций. Для достижения этой цели в лабораторном стенде, содержащем геплообменные секции типа труба в трубе последовательно соединенные между собой, перед каждой секцией установлен трубчатый электроподогреватель, вход которого соединен патрубком с выходом центральной трубы секции, выход с полостью наружной трубы, а последняя, в свою очередь, связана с входом внутренней трубы следующей теплообменной секции. 2 ил.

Фиг.1