Датчик для определения коэффициента теплоотдачи в жидкости

Датчик для определения коэффициента теплоотдачи в жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ В ЖИДКОСТИ, содержащий подложку, прилегающий к ней ленточный нагреватель и прикрепленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродами TepMCHiai i в тело подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности датчика путем исключения разрушения его пузырьками пара нагреватель выполнен Л-образнрй , а в теле подложки в местах изгиба нагревателя выполнены примыкающие к нагревателю сквозные прорези для свободного кипения жид1гости. 2 J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Э

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3268514/18-10 (22) 31.03.81 (46) 15.04.83 Бюл. 9 14 (72) Л.Ф.Либерман. (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (53) 537.53(088.8} (56) 1. Осипова В.A. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М., "Энергия", 1979, с. 210.

2. Авторское свидетельство СССР

9 805154, кл. G 01 и 25/18, 1979 (прототий) . . П9) а) /

3У)) 6 01 К 17/00 G 01 и 25/18 (54) (57) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФ-

ФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ В аИДКОСТИ содержащий подложку, прилегающий к ней ленточный нагреватель и прикреплен» ные к нему спай термопары и торцы электродов„ заделанных вместе с электродами термопары в тело подложки, отличающийся тем что с целью повыаения надежности датчика путем исключения разрушения его пузырьками пара нагреватель выполнен П-образной формы, а в теле п<щложки в местах изгиба нагревателя выполнены примыкающие к нагревателю сквозные прорези для свободного кипения жидкости.

1012050

Изобретение относится к исследованиям теплофизических .свойств веществ, конкретно к конструкциям устройств для измерения теплофизических характеристик и определения охлаждающей способности жидкостей, т.е. коэф- 5 фициентов теплоотдачи от нагретого твердого тела к охлаждающей жидкости.

Известен датчик. предназначенный для исследойания коэффициента тепло- 1р отдачи по периметру цилиндра при обтекании его потоком среды и содержащий подложку в виде текстолитовой трубки размещенные на ней термопары и наклеенную на подложку с термо- 15 парами металлическую ленту-нагреватель j1j.

Данный датчик может использоваться для определения локальных коэффициентов теплоотдачи в газовых и жидких средах при сравнительно низких температурах, однако непригоден. для измерений в области высокий температур и особенно, для кипящей жидкости, так как при поВышении температуры нагреватель удлиняется и отслаивается от подложки, после чего разрушается паром.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик для измерения теплофиэических характеристик, содержащий подложку, прилегающии к ней ленточный нагреватель и прикрепленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродами тер- 35 мопары в тело подложки12).

Недостатком указанного датчика является его ненадежность вследствие отслоения нагревателя от подложки и разрушения его пузырьками пара. 4р

При повышении температуры нагревателя происходит его удлинение И уменьшение прочности. Кроме того, так как нагреватель скреплен в йескольких точках с подложкой, он при уд- 45 линении отслаивается от нее, в места отслоения проникают пузЫрьки пара и разрывают нагреватель.

Целью изобретения является повышение надежности датчика путем исключения разрушения его пузырьками пара. 5Р

Указанная цель достигается тем, что в датчике для определения коэффициента теплоотдачи в жидкости. содержащем подложку, прилегающий к ней ленточный нагреватель и прикреп- 55. ленные к нему спай термопары и торцы электродов, заделанных вместе с электродамй термопары в тело подложки, нагреватель выполнен П-образной формы, а в теле подложки в местах изгиба нагревателя выполнены примыкающиО к нагревателю сквозные прорези для свободного кипения жидкости.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик, вид сбоку, на фиг.2 - то же. вид сверху. б5

Датчик содержит подложку 1, сквозные прорези 2, ленточный нагреватель 3 П-образной формы, электроды

4 термопары, электроды 5 для измерения падения напряжения, токоподводы б.

Прорези выполнены с поперечными размерами, большими, чем размеры пузырьков пара, образующихся при кипении жидкости.

Назначением прорезей является устранение отслаивания нагревателя от подложки, которое должно происходить в местах изгиба нагревателя. При наличии прорезей. удлинение нагревателя сопровождается лишь некоторым увеличением их объема. Кипение жидкости в прорезях безопасно для нагревателя при условии, что поперечные размеры каждой прорези будут больше, чем максимальный размер пузырьков пара, образующихся при кипении данной жйдкости.

Для масел, применяемых при закалке, диаметры пузырьков составляют

0,5-1,5 мм. следовательно, поперечные размеры прорезей должны составлять 3-5 мм.

Прорези находятся на таком расстоянии от рабочего участка датчика, чтобы двустороннее охлаждение нагревателя в районе прорезей не оказывало влияния на температуру рабо чего участка. Для ленты из нихрома толщиной „Or15 0,3 мм это расстояние составляет 2-4 мм.

Практически конструкцию можно реализовать путем заливки нагревателя с приваренными к нему термопарой и электродами огнеупорной твердеющей массой, например, на основе жидкого стекла с заполнителем из смеси шамотного и магнезитового порошков в специальной форме требуемой конфигурации. При этом контуры поверхностей ленты и подложки полностью совпадают, что также направлено на исключение образования зазора. Толщина нагревателя удовлетворяет условию: критерий БИΠ— 3j= -т- 0,1, а(. где — коэффициент теплоотдачи, 5 — толщина тела (нагревателя)

/ коэффициент теплопроводности.

Для нихрома и реальных коэффициентов теплоотдачи в закалочных средах (масло) 5 0.25-0,35 мм..

Расстояние между электродами 5 выбирается равным 30-50 толщинам нагревателя и составляет 7-10 мм, при этом температурное удлинение нагревателя от центра при 900 С не превышает 0,06-0>07 мм.

При проведении измерений датчик помещается в исследуемую жидкость

1 после чего на него через токоподводы подается напряжение. При, повышении температуры ленточный нагреватель удлиняется, .однако его отслоения ат подложки не происходит, так

1012050

В уо3 ено аржака

Составитель Г.Мухина

Техред А. Бабинец Корректор A.Äýÿòêo

Редак тор И. Ба ндура

Заказ 2747/50 Тираж 871 ° Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква Ж-35 Раушская наб., д. 4/5.

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 как он удерживается термопарой и электродами у поверхности подложки.

Электроды несколько деформируются в сторону удлинения нагревателя (от центра к прорезям), однако не отрываются от нагревателя ввиду наличия. некоторой свободы перемещения ° .

Удлинение нагревателя проявляется в местах изгиба, где оно безопасно,так как в объеме прорези жидкость .кипит свободно. С помощью трр- 10 мопары измеряется температура нагревателя, на электродах измеряется падение напряжения на рабочем. Участке, в полводящей цепи — потребляемый ток .

Изменением подаваемого напряжения 5 регулируется температурный уровень нагревателя. По практическим данным при достаточно быстродействующей аппаратуре для записи измеряемых параметров в интервале температур 201000 С требуется 30-40 с. Коэффициент теплоотдачи вычисляется по уравнению р = - - †-Р, где Ю вЂ” мощность. выделяемая на расчетном участке, соответственно температуры нагревателя и среды, F. — площадь рабочего (расчетного) участка, определяемая как

O произведение расстояния между элект-! родами на ширину нагревателя. При выводе выходов измерительной аппаратуры на ЭВМ возможно получение значений о „ непосредственно при производстве измерений. Как следует из принципа работы датчика, область его применения ограничивается неэлектропроводными жидкостями, или rio крайней мере теми жидкостями электропровОдность которых на 2-3 порядка меньше электропроводности.материала нагревателя °

Предлагаемый датчик характеризующийся высокой надежностью может быть использован, например, для определения охлаждающей способности закалочных.сред различных типов, в том числе синтетических смесей, что позволяет правильно выбирать режим охлаждения для заваливаеьых изделий и контролировать изменение характеристик закалочных сред нри эксплуатации для внесения необходимых корректив;

В исследовательской практике датчиком можно определять с высокой надежностью коэффициенты теплоотдачи для различных граней изделия, в том числе в условиях движущихся сред, что значительно повышает точйость расчета охлаждения изделия, и ряд других параметров.