Устройство для исследования влияния электрических полей на теплообмен Советский патент 1980 года по МПК G01N25/02 

- . I :

Изобретение относится к теплофизике и может быть использовано при исслёдо-i: вании впйяния электрических полей на теплообмен между твердым телом с электропроводящей поверхностью и жидкостями или газами, электрофизических . свойств и механизма электропроводности жидкостей и газов при наличии в последних градиента-температур, а также а качестве датчика различных величин (сжо-г рости, влажности, давления, содержания и рода газа и т. п,).

Известны различные устройства для исследования влияния электрических полей на теплообмен.

Известное устройство, которое содержит тепловыделяющее тело, представляЛбщее собой подогреваемую электрическим током платиновую проволоку, служашую одновременно термометром сопротивления, расположенную ко аксиально внутрйг полого металлического цилиндра. Проволока и цилиндр подсоединены кклШЙШ высоковольтного источника

С помонгью этого и аналогичных устройств установлено, что электрическое поле. интенсифицирующй действует на теплоотдачу, причем в газах резкое и максимальное воздействие поля наблюдается при возникновении коронного разряда на тепловыд еляющей .поверхности. . Количественио эффект интенсификации определяется по затрате дополнительной энергии на нагрев проволоки в поле до температуры, которую она имеет йри отсутствии электрического поля. Контроль за температурой проволоки осуществляется путем измерения его электрического сопротпаления.

Известно также устройство, содержащее полый электропроводящий цилиндрический корпус, к которому подведена одна из клек м высоковольтного источника и коаКсиально расположеннь1й внутри него полупроводниковый тарморезистор (т рмистор), установленный внутри полого металлического Шййндраи контактирующий с ним, причем один токопрОвод электрически соединен с другой клеммой вы срковольтного источника 2. бпияние электрического поля оценивается по информаций, получаемой из статических вольт-амперных характеристик термистоpa, снятых при наличии и отсутствии высокого напряжения. Сушественным недостатком этого устро1ства является огранич енный диапа Ш§; сслёдованйй тёплОотдачи по Ьёличи не напряженностей прикладываемых элект .р.-,--. - „- 1 ,- .- . . -.„ - -- i --- .----. ..-- -.v,-:-.,,.4.---..---i-.----- --- {эичгбск:йх полей, что, в 4acTHocfH, йелаеФ невозмржнь1м. исПбйЬзЬвйнйё тёрмйстЬрЬв при исследовании влияния коронного раэ ряда на теплообмен 6газах. Электрическая связь Ейьтсркрвольтногр истрчник|а с низковольтной цепью питания и измерения термистора отрицательнЬ ска зывается на точности, ia иногда и достоверности счн ЁгШёмЙх pesyjibtiaTOB, в частности, токопроводимости жидкостей и гаэов, и накладывает условие тщательной и труднодостижимой на практике, . электроизоляции измерительных приборов, Цель предлагаемого. изобретения - рас ширение области исследования, теплробмена, уиёньйенйеинерционности и повыше,ние чувствительности устройства, ; . Поставленная цель достигается нанесениём диэлектрического покрытия на тело TepMBCTopaf с последующей металлизацией его наружной поверхности и подсоединением металлизированной пбверхнос. та с, одной из клемм высоковольтного источника, причем Фокоподводяпдаё провода термистора электрически не рвязанЫ р вь1сркрвольтным источником и могут вовсе не находиться во внешн поле Нанесение диэлектрического пркрытия на телр термистора сводит к минимуму влияние всякрго рода помех, присутствуго пщх в любой высоковольтной цепи, на точность считываемых результатов,. дает врзмржность легко получить поверхность желаемой формы без заусениц и острий, которые являются причиной пробря межэлектродного п|эостранства, препятствующего достижению желаемых напряженностей электрического-поля, в частности, коронного разряда в газах. . Металлизация диэлектрической поверхйррти полностью удовлетворяет требованиям; предъявляемым к ёлёктрЬироводя1ЕШ ШШр нос й ёплЬв1 ШШШЩШГ эаключаюпшмря л на1личии мвгталяичёСко- S sJiV - ii -; - -;iS;-; -гр рлря минимально ВОЗМОЖРЮЙ толпшнь ёез острых граней и заусентрщ, что осрбенно важно для равн6м |$Ш1ю расгфедеe: ;f;.5 - -r;;-4i: ;:: i; 7 6 ления коронирующей оболочки по теплобыДелйГющей поверхности. Применение металлизации позволяет существенно уменьшить инерционность и повысить чувствительность устройства вследствие уменьшения массы датчика. Кроме, того, металлизация дает возможность иссйед0 вать влияние на теплообмен самого широкого ассортимента металлических покры-тий (включая покрытия из драгоценнь1х металлов) ср значительной их. экойрМией. Нафиг. 1 дан общий ёид rtpeiinaiaeMo- ; го устройства; на фиг. 2 - возможные варианты его испрлнения. ,.,., Корпус 1, с обращенной к термиётОру электропроводящей поверхностью, ОТ которой отходит провод 2 B6ICOKOIX) напряж&йия, выполнен ввиде полого цилиндра, Тепло&ыделяющее тело расположено соооно с корпусом 1 и выполнено на основе . микротермистрра типа МТ-54 цйи В. Г. Карманова. ПолупроводНй ервое тело терморезистора ;3 покрыто слоем. 4 стекла, на поверхность которрго химичёским способом нанесен слой 5 меди, от которого отходит провод 6 высОкрго напряжения. Два токопровода 7 термистора ВЫХОДЯТв одну сторону и для предупреждения контакта разделены друг от друга стеклянной перегородкой 8. Фторопластовый кожух 9 предназначен для сосредоточения электрического поля только на полупроводниковом теле термистора 3. . :ч .- . . Поскольку устройство может быть Ирпользрванр в качестве датчика различ- . ных величин (например влажности, дав- . пения, скорости, содержания и рода газа), то в зависимрсти от требований, предъявлйемых к нему, корпус мржет иметь любую приемлемую для заданных условий форму, вплоть до иглообразной. Возможность произвольного варьирования формой корпуса имеет важное значение еще и Потому, чтр дает возможность получить как униполярный Коронный разряд, так и . биполярный. Биполярный коронный разряд имеет в случае, когда проводящая поверхность корпуса, обращенная к термисТору также коронйрует, т. е. имеет малый радиус кривизны. На фиг. 2 представлены некоторые из возможных вариантов исполнения устройства с корпусом формы плоскости (фиг. 2а), полусферы (фиг. 26) и иглы (фиг. 2в). Предлагаемое устройство используется при исрледрвании влияния коронного разряда на теплообмен в воздухе rfpk нормальном давлении и комнаткой темпе{эатуре. Источником высокого капряж&ния служит стабилизированный выпрямитель ВС-23. Вольт амперные характе ристикй тёрмистора, по которым судят о влиянии ПОЛЯ на теплообмен, снимаются по обычно используемой при этом методике, значениях подаваемого высокого напрян ения, изменяющегося От О до йО киловольт. Верхнее значение напряжения ограничивается пробоем МежэйбУтродного промежутка, когорьй происхрди цосле возникновений развитого коронного разряда tia мёт(аял:йзйроваййой тейловьшёляющей поверхности. УсЬанрвленЬ, что с увеличением найр электрического поля ка металлй йАрЬванной поверхности тёрмистора теп110дтйача от тепловыделяющего тела растёт, причем в области до начала коро нирОвания эффект возрастания теплоотййч не превышает 5-6%. С,появлением короны теплоотдача резко возрастает и с уве лич1ением напряжения п1эодолжает расти, но ужй медленнее, вплоть до пробойных напряжений. Применение диэлектрического покрыти тёрмистора с последующей металлиза- ; шей его поверхности отличает предлагаемое устройство от известных. Устройство обладает следующими преимуществ:ами: расширением диапазона |исследований теплообмена в область боль |ших напряженностей прикладываемого электрического поля, что дает возможность получить коронный разряд (как униполярный, так и биполярный) на поверхности тёрмистора, если в качестве тепяовоспринимающего тела используются газы; повышением точности результатов, считываемых о низковольтной и высоковольтной цепей устройства и значительным уменьшением инерционности и, соответственно, увеличением гувствительности датчика температуры. Кроме того, возможность использования корпуса произвольной формы с сохранением всех положительных признаков устройства значительно расширяет область применения датчиков разра танных на его основе. Формула изобретения Устройство дляисследования влияния электрических полей на теплообмен в нсидкостях и газах, содержащее проводящий корпус, электрически соедиценный с высоковольтным источником, и полупроводниковый терморезистор, о т л и -. . чающееся тем, что, с целью расширения области исследования теплог обмена, уменьшения инерционности и повышения чувствительности, на тело пояупровод1такового терморезистора нанесено диэлектрическое покрытие, наружная поверхность которого металлизирована и соединена с высоковольтным источником. Источники информшгли, принятые во внимание ттри экспертизе 1, Патент США № 3526268, кл, 165-1, опублик. 1970. 2, -Авторское свидетельство СССР MO 496481, кл. Q О1 N 7/16, 1973.

J « J

. /

D 6

ai4ei «K;;4«i iw&v-4 iAjf.-;-.

Фиг. г