УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ Советский патент 1969 года по МПК G01N25/10 

Изобретение относится iK устройствам для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей в большом объеме, в широком диапазоне температур и давлений.

Известны установки для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей, содержащие ломещевпый во внешнем термостатируюш;ем сосуде Дьюара 1внутренний сосуд Дьюара, представляющий рабочий объем, заполняемый исследуемой жидкостью, с введенными внутрь него электрическими нагревателями и термоприемниками.

В этих установках нельзя проводить исследования жидкостей, содержащих растворенный газ.

Предлагаемая установка снабжена введенной в .рабочий объем системой барботажа и циркуляции газа, выполненной в виде насоса и трубчатого теплообмен-Ника, навитого на внешнюю поверхность оболочки рабочего объема, а в систему барботажа включен конденсатор, расположенный в термостатирующем объеме внешнего сосуда Дьюара.

Такое Выполнение обеспечивает исследование жидкостей, содержащих растворенный газ в различной концентрации, например жидкий кислород с растворенным гелием.

Установка содержит два сосуда Дьюара специальной формы, входящих один в другой. Внутренний сосуд Дьюара представляет собой рабочий объем 1, заключенный внутри оболочки 2, на наружной поверхности которой навит трубчатый теплообменник 3 из материала с .высокой теплопроводностью, находящийся в хорошем тепловом контакте с оболочкой 2, и дополнительный нагреватель 4.

Внутри рабочего объема / расположены основной 5 и ложный 6 нагреватели, термоприемник 7, датчики 8 измерения уровня жидкости и барботажное устройство 9. Оболочку .2 и ее крыщ.ку 10 фиксируют тремя контактными опорами, образованными тонкостенными 1иайбами из «ержавеющей стали.

В общей горловине 11 сосудов установлены трубки 2 и 13. Па крышке 14 буферного объема 15 расположены вентили 16 и 17, соединенные с конденсатором 18, установленном в термостатирующем объеме 19. Внутри термостатирующего объема расположены также токоподводящие стерлсни 20 и экран 21, изготовленный из материала с хорошей теплопроводностью. Аналогичной конструкции экран 22 установлен в рабочем объеме .

служит для заполнения термостатирующего объема 19 хладагентом.

Внутри вакуумного объема 26, образованного оболочкой 27, расположены насос 28, вентили 29-32, сосуд 33 и трубопровод 34.

Во внутреннем и наружном сосудах установлены соосно расположенные смотровые окна 35, снабженные плоскими стеклами.

На крышке наружного сосуда Дьюара установлены вентили 36-40 и клапаны 41-44. Давление в установке измеряют образцовыми манометрами 45.

Ввод установки в действие начинается с ликвидации теплопритока к термостатнрующему объему 19, т. е. с вакуумирования объема 26, которое производится при открытых клапанах 4/ байпасной -откачки, а затем и клапанах 44 высоковакуумной откачки.

Предназначенный для уничтожения теплопритоков, поддержания температуры исследуемой жидкости, охлаждения поступающего в рабочий объем газа и конденсации в конденсаторе 18 испарившейся исследуемой жидкости термостатирующий объем 19 заполняют хладагентом, например жидким азотом, а предварительно вакуумированный при открытом клапане 42 рабочий объем 1 заполняют исследуемой жидкостью.

Токоподводяшие стержни пропущены через термостатирующий объем для уменьшения теплопритока по ним к рабочему объему. Измерение внутриобъемной температуры в рабочем объеме 1 производится термоприемником 7. Для эффективного теплообмена между термостатирующим 19 и рабочим / объемами и для равномерного охлаждения последнего буферный объем 15 заполняют газообразным гелием при открытом вентиле 40.

Растворение в исследуемой жидкости газа производится при включенной в работу системе барботажа и циркуляции, состоящей из насоса 28, вентилей 17, 29, 39, конденсатора 18, трубчатого теплообменника 3 и барботажного устройства 9. Наряду с охлаждением поступающего в рабочий объем газа система циркуляции позволяет обеспечить необходимую концентрацию газа, растворенного в исследуемой жидкости.

Для работы с криогенными жидкостями при очень низких температурах вплоть до температур их затвердевания рабочий / и термостатирующий 19 объемы с целью охлаждения находящихся в них жидкостей откачиваются при соответственно открытых клапанах 42 п43.

Наблюдение процессов теплообмена в исследуемой жидкости производится при включенных основном 5 и дополнительном 4 нагревателях. Вспомогательный нагреватель обеспечивает поддержание температуры исследуемой жидкости в пределах заданного значения ее в процессе проведения эксперимента.

Наблюдение визуальным или фотографическим путем производится через смотровые окна, снабженные плоскими стеклами. Исследуемую жидкость отбирают на анализ жидкой фазы при открытом вентиле 36 по трубке 13, а газовую фазу с объема 33 отбирают при открытом вентиле 38. Через вентиль 32 и через «онденсатор 18 можно опорожнить объем 33 от газовой фазы, переводя ее в рабочий

объем /.

Предмет изобретения

Установка для исследования теплообмена при кипении криогенных жидкостей, содержащая помещ-енный во внешнем термостатирующем сосуде Дьюара внутренний сосуд Дьюара, представляющий рабочий объем, заполняемый исследуемой жидкостью, с введенными внутрь него электрич-еокими нагревателями и термоприемниками, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения исследований жидкостей, содержащих растворенный газ в различной

концентрации, например жидкий «ислород с растворенным гелием, она снабжена введенной в рабочий объем системой барботажа и циркуляции газа, выполненной в виде насоса и трубчатого теплообменника, навитого на

внешнюю поверхность оболочки рабочего объема, а в систему барботажа включен конденсатор, расположенный в термостатирующем объеме внещнего сосуда Дьюара.

21