Стенд для исследования теплообмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность Советский патент 1992 года по МПК G01N25/08 

to

му участку подключены магистрали 11 подвода и отвода охлаждающей воды, на которых установлено мерное устройстйо (на рисунке не показано) подсоединенное к входному 12 или выходному 13 патрубкам, имеющимся на герметичном корпусе 1 о На диске 6 со стороны сменного сопла выполнена камера 14, на внутренней поверхности которой размещено капиллярно пористое покрытие 15 (например, из нескольких слоев сетки, плотно прижатых к поверхностям). Внутри камеры 14 находится змеевик 16 в виде плоской спирали, соединенный с магистралями 11 подвода и отвода охлаждающей воды. Диск 6 установлен с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей,, 20 Для этого к диску или камере прикреплены накладки 17е к которым присоединены одним концом оси 18 и 19 Другие концы осей размещены в отверстиях рамки 20о При этом верхняя ось име- диск установлен с возможностью поворо- 25 ет буртик, а ее конец выступающий за та вокруг двух взаимно перпендикуляр- пределы рамки, снабжен резьбой и имеучастке и различных углов натекания - пара на диск.

Цель достигается тем, что стенд для исследования теплообмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность, включающий установленный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и имеющий смотровые окна герметичный корпус, размещенный внутри него рабочий участок в виде диска, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последнего и фиксации в заданном положении паропровода, размещенное на его конце сменное сопло, магистрали подвода и отвода охлаждающей воды, и подключенное к ним мерное устройство,снабжен камерой закрепленной на диске со стороны противоположной сменному соплу и размещенным внутри камеры змеевиком, соединенным с магистралями подвода и отвода охлаждающей воды, при этом

15

Использование: техническая физика, исследование теплообменных процессов при конденсации паров жидкостей. Сущность изобретения: герметичный корпус с рабочим участком в виде диска с камерой, змеевиком и капиллярно пористым покрытием„ Диск установлен с возможностью поворота, а паропровод - с возможностью возвратно-поступательного движения. Пар через сопло натекает на диск, а получаемый конденсат поступает на капиллярно-пористое покрытие, 5 ила обмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность, включающий герметичный корпус, размещенный внутри него рабочий участок в виде диска, Паропровод, установленный с возмож- ностью возвратно-поступательного перемещения и фиксации в заданном положении, размещенное на его конце сменное сопло, магистрали подвода и отвода охлаждающей воды и установленное на них мерное устройство. Недостатками известного стенда являются ограниченность области решаемых задач и низкая точность измерений ввиду неизотермичности поверхности рабочего участка и неизменности угла натекания пара на диск. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей путем создания изотермических условий на рабочем 3. (Л с J со ел н Ё

ных осей, плоскость которых совпадает с плоскостью наружной поверхности диска, а точка пересечения находится на геометрической , оси сменного сопла, причем внутренняя сторона диска и камеры выполнены с капиллярно-пористым покрытием.

На фиг, 1 представлен стенд для исследования теплообмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность, продольный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фигс 1; на фигэ 3 оаз- рез Б-Б на фиг, 2; на фиг„ 4 -узел I на фиг, 2; на фигс 5 вид В на фиг о 2 о

Стенд для исследования теплообмена при струйном натекании тара на охлаждаемую поверхность содержит герметичный корпус 1 со смотровыми окнами 2. установленный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси 3 размещенной на стойке Ц и связанной посредством втулки 5 с герметичным корпусом 1, внутри которого размещен рабочий участок в виде диска 6 и установленный с возможностью возвратно- поступательного перемещения относительно последнего и фиксации в заданном положении посредством винта 7 па ропровод 8, который проходит внутри втулки 5 и является корпусом для уплотнения 9 о На конце паропровода 8 размещено сменное сопло 10„ К рабоче

ет шлиц под отвертку. На резьбе установлена гайка 21. В оси выполнено отверстие, в котором крепится стрелка 22 указателя угла поворота. В свою очередь рамка 20 снабжена осями 23 и 2k, вставленными в отверстия герметичного корпуса 1. Для обеспечения герметичности отверстие для оси 23 закрыто крышкой, а для обеспечения герметичности отверстия под ось 24 может быть использована прокладка (не показана), устанавливаемая между буртиком на оси и стенкой герметичного корпуса 1„ Конец оси 24, выступающий наружу, также

имеет резьбу для гайки 25, шлиц 26 под отвертку и отверстие для стрелки указателя угла поворота„ На герметичном корпусе имеется шкала 27 для указания угла поворота Аналогичная шкала выполнена и на рамке 20, Точка пересечения геометрических осей 18-19 и находится на наружной поверхности диска 6 и лежит на продолжении геометрической оси паропровода 8

Внутри последнего, в части, размещенной снаружи герметичного корпуса 1 установлен пароперегреватель 28, питаемый от электросети через реостат 29° Контроль мощности нагрева осуществляется с помощью ваттметра 30, Герметичный корпус 1 снабжен также сборником 31 конденсата, размещенным в его нижней части и имеющим сливные патрубки

го сопла 10),при этомповороте положение лобовой томки 0 относительно сопла остается неизменным. Кроме того, стенд за счет поворота вокруг оси 3 может быть так сориентирован в пространстве, что плоскость диска 6 будет наклонена к горизонту под любым требуемым углом Затем пар подают в паропровод 8 и оттуда в сменное сопло 10. При этом пар может быть перегрет с помощью naw роперегревателя 28. Пар истекает из сменного сопла 10 и натекает на диск 6 рабочего участка, где после конденсации стекает в сборник 31 конденсата, откуда конденсат может быть удален- через сливные патрубки 32, Диск 6 с противоположной стороны подвергают охлаждению за счет испарения теплоно10

32 „ Стенд снабжен системой измерения температур с помощью термопара Термопары 33 служат для замера температуры перед сопловым аппаратом и в полости герметичного корпуса 1 и размещены на штоке 3 имеющем возможность перемещения в вертикальном направлении Герметичность в месте ввода штока 3 обеспечивается уплотнением 35 Термопары 36 заделаны на разную глубину в диск 6. При этом одна из пар термопар 36 размещается в центре диска 6 на геометрической оси паропровода 8, а остальные размещаются по радиусам или в |г каком-либо другом порядке, в зависимости от поставленной задачи. Термопары 36 выводятся из полостей камеры Ц и герметичного корпуса 1 через терморазъемы (не показаны)„ Термопары 37 и 20 сителя из капиллярно-пористого покры- 38 установлены на патрубках 12 и 13 и ™я 15. Пары теплоносителя 3 после служат для замера перепада температур конденсации на змеевике 16 стекают с охлаждающей воды, а термопара 39 - в него вниз, где поступают на калиллярно- паропроводе 8, Все термопары через пе- пористое покрытие 6 с распределением по реключатель 0 подключены к регистри- 25 внутренней поверхности диска 6, Тепло

от змеевика 16 отводят охлаждающей водой по патрубку 12. За счет изменения расхода охлаждающей воды регулируют температуру насыщения теплоносителя 3, контроль которой можеГ быть осуществлен с помощью термопары (не пока зана)„ Локальные тепловые потоки измеряют с помощью термопар 36, которые размещены в диске 6 на разной глубине и фиксируют разность температур в 35 двух точках. Отсюда, зная расстояние по толщине чискаи теплопроводность его материала, можно рассчитать величину теплового потока. Термопары 37 и 38 служат в основном для контроля, так 40 как с их помощью может быть получена общая величина теплового потока, отводимого от диска 6л Расход пара может быть определен по количеству конденса та, собранного в конденсатосборнике 45 31 и проконтролирован по величине общего теплового потока, С помощью термопар измеряют температуру пара перед сменным соплом 10,. Кроме того, стенд может быть оснащен приемниками полно- откручивания гайки 25, Для осуществле- 50 го и статического давления для изме- ния поворота могут быть использованы рения скорости пара. После проведения и электродвигатели, что позвонит из- цикла измерений с одним расстоянием бежать частичной разборки перед от среза сопла и положением диска 6 экспериментом, так как двигатели мо- относительно горизонта могут быть из- гут быть размещены внутри герметичного 55 менены углы поворота диска 6 или рас- корпуса 1. Поскольку все геометричес- стояние до среза сопла, после чего кие оси, вокруг которых осуществляют замеры повторяются, поворот, имеют пересечение в одной Преимущество предлагаемого стенда точке с осью паропровода 8 (и сменно- перед известными техническими решенирующему прибору 1 и холодному спаю термопар, помещенному в сосуд Ц2 со льдом,

В полость камеры 1 заправлен теплоноситель 3 с таким расчетом, чтобы после распределения его по толщине капиллярно-пористого покрытия 15 оставался небольшой объем теплоносителя 39 чем обеспечивается гарантированное смачивание всего объема капиллярно-пористой структуры при всех режимах работы (элементы для заправки теплоносителя не показаны),

Стенд работает следующим образом.

Перед запуском сопловой аппарат 10 устанавливают путем смещения паропровода 8 на требуемом расстоянии от диска 6, который после этого при снятом верхнем люке поворачивается вокруг вертикальной оси на нужный угол. Для этого предварительно откручивают гайку 21, а после установки диска ее затягивают. Поворот вокруг горизонтальной оси осуществляют после

30

5752

го сопла 10),при этомповороте положение лобовой томки 0 относительно сопла остается неизменным. Кроме того, стенд за счет поворота вокруг оси 3 может быть так сориентирован в пространстве, что плоскость диска 6 будет наклонена к горизонту под любым требуемым углом Затем пар подают в паропровод 8 и оттуда в сменное сопло 10. При этом пар может быть перегрет с помощью naw роперегревателя 28. Пар истекает из сменного сопла 10 и натекает на диск 6 рабочего участка, где после конденсации стекает в сборник 31 конденсата, откуда конденсат может быть удален- через сливные патрубки 32, Диск 6 с противоположной стороны подвергают охлаждению за счет испарения теплоно10

|г20 сителя из капиллярно-пористого покры- ™я 15. Пары теплоносителя 3 после конденсации на змеевике 16 стекают с него вниз, где поступают на калиллярно- пористое покрытие 6 с распределением по 25 внутренней поверхности диска 6, Тепло

35 40 45 50 55 м п

30

ями заключается в том, что наличие на диске камеры со змеевиком и капиллярно-пористым покрытием, а также возможность поворота диска обеспечивают повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей стенда.

Формула изобретения

17357528

отвода охлаждающей воды, и подключенное к ним мерное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей путем создания изотермических условий на рабочем участке и различных углов нате- кания пара на диск, стенд снабжен камерой, закрепленной на диске со сторо10

Стенд для исследования теплообмена при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность, включающий установленный с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси и имеющий смотровые окна герметичный корпус,- размещенный внутри него рабочий участок в виде диска, установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последнего и фиксаций в заданном положении паропровода , размещенное на его конце сменное сопло, магистрали подвода

71 ////////////// ////У/ ///V//W//V/V/// Фиг. I

отвода охлаждающей воды, и подключенное к ним мерное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей путем создания изотермических условий на рабочем участке и различных углов нате- кания пара на диск, стенд снабжен камерой, закрепленной на диске со сторо

5

0

сменному соплу; и размеще.нным внутри камеры змеевиком, соединенным с магистралями подвода и отвода охлаждающей воды, при этом диск установлен с возможностью поворота вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, плоскость которых совпадает с плоскостью наружной поверхности диска, а точка пересечения находится на геометрической оси сменного сопла, причем внутренняя сторона диска и камеры выполнены с капиллярно-пористым покрытием, 34

35

20

Фиг. 3

Фиг. 4

йид В

.25

Фиг. 5