Устройство для определения тепло-ОТдАчи пРи КипЕНии жидКОСТи Советский патент 1981 года по МПК G01N25/08 

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольт зовано для исследования процессов теплоотдачи при кипении жидкостей.

Известно устройство для. иэJ tвpeния теплоотдачи при кипении жидксюти на поверхности опытной трубки с внутренним нагревателем {Д .

Однако это устрсй ство позволяет исследовать процессы только стационарные, кроме того, термопара имеет большую инерционность.

Наиболее близким техническим решением является устройство для изучения теплоотдачи при кипении жиДкости с прямым электрическим нагреве опытной трубки, содержащее сосуд с жидкостью, в которую помещена металлическая трубка, разогреваемая джоулевым теплом пропускаемого через трубку постоянного электрического тока, подвижную термопару для определения температуры воздуха внутри трубки, неподвижную термопару для измерения температуры кипящей жидкости,.

Однако в металлической трубке известного устройства невозможно создать электрически управляете градиентй температуры и добиться их

автоколебательных пульсаций, что необходимо для исследования различных режимов кипения на неизотермических поверхностях.

Цель изобретения - увеличение точности измерения при получении кон третируемых, злектрически управляе,1ллх ста1;ионарных и автокопеблювдихся градиентов температуры.

Поставленнс1я цель достигается тем что в устройстве для определения теплоотдачи при кипении жидкости, содержащем закрытый сосуд с жидкостью

15 и помещенный в нее опытный нагреватель с прякым электрическим обогревом постоянным токсял, опытный нагреватель снабжен элeктpичecки м зонда и выполнен из полупроводника с элек20 тротеплоилм отрицательным дифференциальным сопротивлением.

Размещая вдоль полупроводника опытного нагревателя электрические зонды и измеряя с их помощью падение

25 напряжения, рассчитывается удвльнгш электропроводность отдельных частей опытного нагревателя. Сопоставляя полученные значения с известной температурной, зависимостью без джоуле30 рого разогрева можно определить температуру стенки отдельных частей нагревателя. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. графики распределения напряжения. Устройство состоит из сосуда 1 с крышкой 2, заполненного жидкостью 3, полупроводникового опытного нагрева1 еля 4, снабженного электрически ми зондами 5, 6 ... п и термопары 7 для измерения температуры жидкости. Сосуд 1 заполняется исследуемой жидкостью и через опытный нагревател 4 пропускается постоянный ток от источника питания. При помощи электрических зондов 5 - п, измеряется паде ние нёшряжения вдоль нагревателя.Тер мопарой 7 измеряется температура жид кости. Из экспериментально полученной кривой распределения напряжения, вычисляется падение напряжения на нужном участке (номер зон да п ). Удел:ьная электропроводность рассчитывается по формуле -(ЛГйгде С - удельная электропроводность д1 - расстояние между зондами; S - поперечное сечение нагревателя ; 1 сила тока, проходящего чере нагреватель при напряжении Затем определяется температура данно части нагревателя, соответствующая вычисленному значению удельной элект ропроводности . Опытный нагреватель изготовлен из электронного кремния с удельным сопротивлением р 400 Ом при в вид прямоугольной пластины с размерами 10 X б,5 X О,2 см и снабжен 19-ю зон дами. В качестве теплопроводшцей жид кости использован жидкий азот. Однородное распределение напряжения вдоль нагревателя с увеличением приложенного напряжения постепенно переходит в неоднородное. На фиг. 2 кривая а отображает распределение напряжения, а кривая г - распределение темпер-атуры вдольнагревателя при напряжении li 800В. Видно/ что распределение уже неоднородно. Увеличение и до 2200 В ведет к значительным видоизменениям градиентов температуры. Кривые д и е, представляющие ход t(. получены, используя распределение напряжения U вдоль нагревателя (кривые бив) при и, равном 2000 и 2200 В соответственно. При дальнейшем увеличении U градиенты температуры приходят в автоколебательное движение с периодом колебаний, управляемым напряжением (период регулируется от десятков секунд до десятков минут).. Предлагаемое устройство позволяет исследовать кипение на неизотермических поверхностях, путем создания в orojTHOM нагревателе электрически управляемых стационарных и автоколебЛЮЩИХС.Я градиентов температуры, а также моделировать процессы смешанного кипения на неиэотермической поверхности опытного нагревателя. Формула изобретения Устройство для определения теплоотдачи при кипении жидкости, содержащее закрытый сосуд с жидкостью и помещенный в нее опытный нагреватель с прякЕлм электрическим обогревом постоянным током, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности при получении контролируемых, электрически управляекых стгщионарных и автоколеблющихся градиентов температуры, опытный нагреватель снабжен электрическими зондами и выполнен из полупроводника с электротепловым отрицательным дифференциальным сопротивлением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Петухов Б.С. Ошлтное изучение процессов теплопередачи. М., 1952, с. 240. 2.Там же, с. 241 (прототип).

- -lai

. -ISO