Установка для исследования теплообмена при движении криогенных жидкостей или газов в каналах в поле центробежных сил Советский патент 1979 года по МПК G01N25/00 

среды емкость 6 изолирована материалом 8 с большим тепловым сопротивлеиием. В торцевых крышках 4, 5 установлены подшипники 9, 10 и уплотнения вала 11, 12 и 13. Для подачи и отбора исследуемой жидкости крышка 4 оборудована фланцами 14 и 15 п клапаном 16. Полость между емкостью б и ротором 2 заполняется теплообменным газом, которым являются пары исследуемой жидкости, отводимые из раздаточного коллектора 17 через двухстенную трубку и канал. Для монтажа раздаточного коллектора 17, экранов 18 и системы измерения параметров изучаемого процесса ротор 2 у правого торца выполнен разъемным в вертикальной плоскости. Торцевая крышка с обечайкой ротора соединяются с помощью фланцевого соединения. Экраны 18 посредством пластин 19 соединяются с коллектором 17, зашищая рабочие каналы 20 от теплопритоков от оболочки ротора 2.

Внутренняя полость ротора 2 через клапан 21 периодически вакуумируется. Через токоввод 22 выводятся силовые и измерительные цепи установки. Враш,ение ротору сообш.ается через шкив 23.

Перед проведением исследований на предлагаемой установке вакуумируется полость ротора, а также коллектор 17 и полость между ротором и статором и заполняется термостатируюшей криогенной жидкостью в емкости 6. Вакуумирование полости ротора ликвидирует приток тепла конвекцией и теплопроводностью по газу к каналам 20 и экранам 18. Заполнение криогенной жидкостью емкости 6 уменьшает теплопритоки от окружаюш.ей среды к ротору 2 (этой же цели может служить вакуумирование емкости 6 без заполнения ее криогенной жидкостью). После этого коллектор 17 и полость между ротором и статором заполняются паром исследуемой жидкости. Затем ротор 2 приводится во вращение, и в коллектор 17 подается исследуемая жидкость. Центробежными силами жидкость отбрасывается от оси коллектора к его стенкам и затем поступает в каналы 20 и, проходя через них и через фланец 15, поступает в систему измерения расхода (на чертеже не показано). Соединенные с коллектором 17 экраны 18 приобретают температуру, близкую к температуре исследуемой жидкости, надежно изолируя рабочие участки каналов 20 от радиационного теплопритока. Пары исследуемой жидкости по каналу 24 поступают в пространство между ротором и статором, охлаждая оболочку ротора 2. После захолаживания установки и стабилиазции ее теплового режима подается необходимая электрическая мощность на рабочие участки экспериментальных каналов 20, защищенных экранами 18, и проводятся необходимые измерения с помощью систем, на чертенке не показанных. Теплопритоки от статора 1 перехватываются последовательно теплоизоляцией 8, термостатирующей жидкостью в емкости 6, холодными парами в зазоре между ротором и статором и радиационными экранами 18. Охлаждение оболочки статора парами исследуемой криогенной жидкости, поступающими из раздаточного коллектора в полость между ротором и статором, а также экранирование экспериментальных каналов охлаждаемым радиационным экраном позволяет значительно сократить паразитные теплопритоки к экспериментальным каналам 20 и, таким образом, обеспечивает возможность исследования теплообмена при движении криогенных жидкостей в каналах в поле центробежных сил.

Предлагаемая установка позволяет исследовать теплообмен при движении в каналах в поле центробежных сил любых криогенных жидкостей, в том числе жидкого гелия. В последнем случае термостатирующей жидкостью, которой заполняется емкость 6, может быть жидкий азот.

В зависимости от исследуемой жидкости и режима работы установки емкость 6 может либо заполняться термостатирующей криогенной жидкостью (этим создается изотермическая оболочка с температурой, намного меньщей температуры окружающей среды, что уменьщает внешние теплопритоки к ротору), либо вакуумироваться без заполнения термостатирующей жидкостью (в этом случае создается добавочное термическое сопротивление, уменьшающее теплопритокп от окружающей среды к ротору) .

Формула изобретения

Установка для исследования теплообмена при движении криогенных жидкостей или газов в каналах в поле центробежных сил, содержащая статор и полый ротор, в котором установлены экспериментальные каналы, сообщающиеся с раздаточным коллектором, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования процессов теплообмена и гидродинамики в каналах с криогенной жидкостью, например, с жидким гелием, ротор устройства выполнен разъемным и содержит вакуумированную полость, внутри которой установлен раздаточный коллектор, сообщающийся с полостью между ротором и статором через двухстенную трубку с герморазъемо.м на конце, при этом экспериментальные каналы окружены экранами в виде труб, укрепленных на раздаточном коллекторе, а статор выполнен в виде заполненной термостатирующей жидкостью или вакуумированной емкости.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 5 1 Авторское свидетельство Лч. 271074, кл. G 01N 25/00, 1%8. 2. Теплоотдача в осевых каналах СССР электрической машины, «Электротехника. ротора 670864 б 1973. Л 5, с. 29-32.

JJ