Устройство для исследования теплоотдачи к волокнистому материалу,типа ткани при фазовом переходе жидкости Советский патент 1978 года по МПК G01N25/18 

Изобретение относится к приборам для проведения исследований в области теплофизики. Известно устройство для определения теплопроводности тканей, содер жащее камеры, примыкающие к различным сторонам исследуемой ткани,причем одна из камер нагревается элект рическим нагревателем, а другая может охлаждаться потоком газа для создания градиента температуры 1J . Недостатком устройства является низкая точность исследования вследствие того, что измеряется температура воздуха в камерах, а не температура поверхности ткани; кроме тог это устройство нельзя использовать для исследования теплоотдачи при фазовом переходе жидкости. Ближайшим техническим решением к предложенному является устройство для исследования тепловых свойств пористых волокнистых материалов, в котором нагревательный элемент пойбщен между двумя исследуемыми обра цами, прижимаемыми к нему плоскими холодильниками. В пазах на поверхности корпуса нагревателя и холодильников расположены термопары .для измерения градиента температуры 2J Устройство не позволяет исслел-ать теплоотдачу при кипении жидкости с поверхности пористого волокнистого материала, поскольку наружные поверхности пористых образцов закрыты холодильниками и отсутствует коллектор для подвода жидкости. Цель изобретения - повышение точности исследования теплоотдачи. Поставленная цель достигается тем, что в корпусе нагревателя на наружной поверхности выполнены пазы, в которые помещены термопары, закрытые снаружи металлической фольгой; нагреватель закреплен на пустотелом перфорированном коллекторе для подвода жидкости нагреватель и коллектор охвачены волокнистым материсьлом, овободные концы которого зажаты в перекладине, перемещаемой посредством винтов, имеющихся на стойках, закрепленных на основании, на котором установлен также винтовой механизм, перемещающий кронштейн с закрепленными на нем наружными термопарами . На чертеже показано предложенное устройство в изометрической проекции с разрезом.

Устройство для исследования теплоотдачи содержит электрический плоский нагреватель 1, выполненный из нихромовой проволоки,размещенной в керамической плитке,которая установлена между медными пластинами 2 и 3 и сверху закрыта теплоизоляционной пластиной 4 (между плиткой и пластинами 2,3 имеется паз шириной 3 мм). На наружной поверхности пластин 2 и 3, в их центральной части,выполнены пазы для размещения в них термопар 5 и 6. Термопары занимают участок шириной 20 мм и расположены по диагонали этого участка с шагом по высоте 10 мм. Снаружи термопары закрыты медными пластинами 7 и.8 толщиной 0,09 мм, которые прикреплены к пластинам 2 и 3 спеканием.

Корпус нагревателя, образованный пластинами 2,3,7 и 8, закреплен на коллекторе 9 для подвода жидкости, представляющем собой пустотелый перфорированный цилиндр. Коллектор , заполнен пористым материало 10,-например поливинилформалём. Снаружи коллектор 9 и корпус нагревателя обтянуты пористым волокнистым мат риалом 11, например графитной тканью, концы которого закреплены в перекладине 12, выполненной в виде швеллера, с помощью прижима 13, который может поворачиваться вокруг оси 14 и закрепляется винтом 15.

Перекладина 12 имеет возможность перемещаться в вертикальной плоскости с помощью винтов 16, установленных в стойках 17, чем обеспечивается натяжение волокнистого материала 11 и плотное прилегание его к корпусу нагревателя.

Устройство снабжено наружными термопарами 18, которые установлены напротив внутренних термопар 6 и закреплены на кронштейне 19 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости с приводом от резьбового дифференциального механизма, в корпусе 20 которого установлена направляющая 21, выполненная с лыс кой и закрепленная жестко в кронштейне 19.

В Резьбовом отверстии кронштейна 19 размещена втулка 22, имеющая резьбу на наружной и внутренней поверностях с разным шагом, внутри втулки установлен винт 23, конец которого жестко закреплен в корпусе 20 механизма.

Корпус нагревателя с коллектором 9, стойки 17 с перекладиной 12 и резьбовой механизм закреплены на основании 24.

Работает устройство следующим образом.

Исследуемый волокнистый материал 11 надевается петлей на корпус нагревателя, и концы его закрепляются на перекладине 12 с помощью прижима

13. Затем перекладина 12 с помощью винтов 16 перемещается вверх, благодаря чему обеспечивается натяжение материала 11 и плотное прилегание его к поверхности коллектора 9 и наружным пластинам 7 и 8,

В коллектор 9,.-, заполненный пористым материалом, подается жидкий хладагент, который, равномерно распределившись по его объему, вытекает через отверстия в стенке коллектора и смачивает нижнюю часть волокнистог материала 11(движение хладагента показано стрелками). Под воздействием капиллярных сил хладагент поднимаетс по материалу °с обеих сторон корпуса нагревателя,который подключен к электрической сети через амперметр и ре:Гулировочный трансформатор (не показаны) . Тепло, выделяемое нагревателем, затрачивается на испарение жидкого хладагеггга с поверхности материала 11. При«установившемся тепловом потоке Снимаются показания термопар 5 и б, расположенных под наружными пластинагди 7 и 8, температура наружной поверхности которых определяется расчетным путем.

Наружные термопары 18; закрепленные на кронштейне 19, с помощью дифференциального винтового механизмаГ прижимаются к поверхности исследуемого материала. Винтовой механизм устроен так, что при повороте втулки 22 вокруг своей оси она навинчивается на винт 23 и ввинчивается в кронштейн 19, который перемещается по направляющей 21 на величину, равную разности шагов резьбы на внутренней и наружной поверхностях втулки 22. Это позволяет при одном обороте втулки 22 переместить термопары 18 на величину порядка 0,1 IVJM без необходимости нарезания нестандартной мелкой резьбы ма втулке и обесЬечивает с достаточной точностью исследование, температурного поля как на поверхности волокнистого материала Так и в непосредственной близости от него, т.е. поле температур в паровом пространстве, при этом для измерения расстояния от поверхности исследуемого материала до термопар на кронштейне 19 устанавливается измерительный индикатор (не показан)

Устройство может быть помещено в герметичную камеру, например, при исследовании теплоотдачи при кипении хлсщагента с пористой поверхности в области давлений ниже атмосферного.

Устройство позволяет повысить точность исследования благодаря тому, что нагреватель выполнен плоским и обтянут вместе с коллектором с дву сторон волокнистым материалом, тем самым торцовые потери тепла сведены до минимума, внутренние термопары для измерения температуры поверхности стенки размещены в пазах на