Устройство для определения составляющих теплообмена в газовых потоках Советский патент 1979 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к области тепловых измерений, и может быть использовано для исследования теплообмена в различных системах с горячими газовыми потоками. Известны устройства для измерения составляющих сложног о теплообмена, содержащие теплоприемник и прозрачный, экран. Измерения такими устройст вами проводятся в два приема: сначала измеряется полный тепловой поток, а затем с экраном - только лучистая составляющая l . Известные устройства имеют низкую точность при использовании их в газовых потоках, содержащих твердые или жидкие частицы. Известно устройство для измерения составляющих сложного теплообмена, содержащее два цилиндрических теплоприёмника, размещенных на конце труб чатого водоохлаждаемого корпуса 2j . Известное устройство также имеет низкую точность при использовании их в потоках, содержащих частицы, так как поверхности теплогрйемников долж ны иметь разную степень черноты, которая, в свою очередь, не должна меняться. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения составляющих сложного теплооб- , мена, содержащем два цилиндрических теплоприемника, размещенных на конце трубчатого водоохлаждаемого корпуса,-тепловоспринимающие поверхности теплоприемников имеют различный радиус кривизны при одинаковой степени черноты и связаны между собой вставкой с конусной поверхностью. На чертеже изображено предлагаемое устройство, VcTpofscTBO содержит водоохлаждсиощий корпус 1 со штуцерами 2 и 3. На конце корпуса установлен тйплоприемный блок 4, состоящий из двух ЦИ11ИНДРИческих теплоприемников 5 и 6 различного диаметра, связанных между собой вставкой 7 с конусной поверхностью. Внутренние циЛиндры 8,9 имеют кольцевые каналы 10,11 для протока охлаждающей воды. На внешней поверхности каждого внутреннего цилиндра выполнена двухзаходная резьба/ образующая винтовые ребра 12 для обеспечения равномерного О1 ывания внутренней поверхности теплоприемников рабочей жидкостью. Внутри вставки 7 установ лена вставка 13, образующая с ней канал 14, который соединяет между собой кольйевые каналы 10 и 11 цили ров 5 и6. Внутри корпуса 1 распсзло жены водоподводящая 15 и водоотводя щая 16 трубы, с помощью которых обе пёчивается охлаждение теплоприемников. Между внутренними цилиндрами 8 и 9 и подводящей трубой 15 установлены водонепроницаемые перегородки 17 и 18. На входе и выходе кольцевых каналов. 10 и 11 установлены диф ференциальные термопары 19 и 20/ причем расстояния между их спаями в обоих теплоприемниках одинаковы. Провода термопар выводятся через трубку 21, располрженную внутри водоотводяшей трубы 16. Устройство работает следующим о.б раэом. Малый теплоприемник 6 зонда 4 устанавливают так, чтобы его гер етический центр совпгщсШ с точкой А пространства систег ы, в которой необходимо произвести определение составляющих теплообмена, причем необходимо, чтобы поток горячих газов окывал теплоприемник поперек оси цилиндра. Расход рабочей жидкос ти через теплоприемник устанавливают постоянным. Как только показания термопар 20 стабилизируются, фиксируют перепёш температуры рабочей жидкости (воды) на входе и выходе малого цилиндра (л1) . Затем устройство переметают вдоль оси так, чтобы на месте мгшого цилиндра стал большой, замеряют термопарой 19 перепад температур рабочей жидкости в этом цилиндре (At). Расход жидкости G в обоих случаях поддерживается постоянным. В такой же последовательности зондируются другие точки пространства системы. Для определения составляющих сложного теплообмена необходимо решить систему уравнений: Ч к конвективные тепловос 2 приятия первого и второго теплоприемников соответственно; К. и е„ величины определяющего геометрического размера первого и второго теплоприемников соответственно;h - коэффициент критериального уравнения конвективного теплообмена, не равный единице, зависящий 01 условий обтекания, но не завися- щий от определяющего размера теплоприемников. звестно, что при поперечном омыи тела цилиндрической формы 0,46 в диапазоне Rg 80 5 0,6 в диапазоне R -5-10 -10. ак как второй диапазон является олее характерным для точныхь ойств и других систем с горячиазами, для преобразования возьп 0,6 . читывая, что при равной длине ндров лучистая составляющая тепсприятия пропорциональна диаметеплоприемника, можно преобразотретье выражение системы (l)i ./A-Y твертое выражение той же систе.( / V ешая систему (1) относительно QA. Qk,c учетом (2) и (3) чим: к Q.ca /d,-)-Q V к. QUdt/d,Q| 2 tf М ./d,)(1)

65 и Q - измеренные суммарные

значения тепловосприятиД первого и второго теплообменников соответственно;

Q и Q - лучистые тепловосприя . тия первого и второго теплоприемников соответственно;

Если At - приращение температуры воды в малом цилиндре, tg - в большом цилиндре; G - расход воды а

кг/час;.Y/Ч-: d2cl - отношение наружных диаметров большого цилиндра к мало, TOJ

GCA-t V-uta

ккал/час (6)

QI Ч.(-у-сЛ)

k. GUVf2 wo,4 .

ккал/час (7) Аналогично выводятся выргикения: У-) ккал/час (8)

1 vc-i-V У

QCit )

ккал/час (9)

«2-( у -«

Подставляя результаты измерений

JB формулы (6), (7), (8),.(9), получают искомые составляющие сложною теплообмена.

Применение данного Устройства позволяет производить определение составляющих сложного теплообмена с достаточной точностью практически в любых системах с горючими газами вне зависимости от запыленности потока и сажеобразования, так как равенство степеней черноты теплоприемников поддерживается, автоматически.

Основной исходный параметр данного устройства - отношение диаметров цилиндрических теплоприемников остается постоянным независимо от свойст среды, в которой производятся из.мерения, и его легко определить с большой точностью, что исключает необходимость тарировок устройства.

Формула изобретения Устройство для определения составляющих теплообмена в газовых потоках, содержащее два цилиндрических теплоприемника, размещенных на конце трубчатого водоохлаждаемого корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, тепловоспринимающие поверхности теплоприемников выполнены с различными радиусами кривизны при одинаковой степени черноты и связаны между собой вставкой с конусной поверхностью.

0

Источники информгщии, принятые .во внимание при экспертизе

1. Геращенко О.А., Федотов В.Г.

5 Тепловые и температурные-измерения. Справочное реководство, 1965, с. 272-273.

. 2. Авторское свидетельство СССР 20 №201732, кл. G 01 К 17/02, 1968, {прототип).