Способ определения коэффициента теплоотдачи

Способ определения коэффициента теплоотдачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1П. 3(51) (01 Я 25/18 в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧ КРЫТИЙ

ОПИСЛНИК NSOEPETEHHR " .;-"-:-:: ".

K АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТ!ЕЛЬСТВУ (21) 3434994/18-25 (22) 28.04.82. .(463 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) С.В.Матвеев (53) 53б.2.08(088.8) (5б) 1. Берлинер N.A Измерения влажности. М., Химия, 1973, с. 247.

2. Михеев М.А. Осйовы теплопередачи. М., Госэнергоиздат, 1956, : с. 348 (прототип).q;

;.(54) (57» СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИ,GHEHTA ТЕПЛОО1Д4ЧИ емкости, содержа- щей газ, путем охлаждения газа, достижения стабилизированного значения . температуры охлалщенного газа, измерений установившейся разности температур стенок емкости и газа и расч чета коэффициента теплоотдачи, отличающийся тем, что, " с целью упрощения способа и расширения его технологических возможностей, ;охлаждение газа осуществляют удалением его из емкости с постоянной скоростью, одновременно с измерением установившейся разности температур определяют изменение давления газа в емкости как функцию времени, а коэффициент теплоотдачи <7 определяйт по формуле

РЧ Р., „Еп —,,,где Р— давление газа, для которого определяется коэффициент теп-. лоотдачиу

Y - объем емкости1

- площадь внутренней поверхносФ ти емкостиу, ф --время, истечение газа. от давления P.g до Р, — установившаяся разность темЧ ператур стенок и газа.

1048388

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения коэффициента теплоотдачи, характеризующего интенсивность конвективного теплообмена между стенками емкости и 5 газом, заполнякщим емкость.

Известен способ теплофизических измерений, при котором газ охлаждают путем удаления его из емкости fl) .

Однако этот способ не позволяет определять коэффициент теплоотдачи.

Наиболее близким к изобретению является способ определения коэффициента теплоотдачи емкости (2), со-. держащей газ, путем охлаждения газа, достижения стабилизированного значег ния температуры охлажденного газа, измерения установившейся равности температур стенок емкости и газа и расчета коэффициента теплоотдачи.

Охлаждение газа в емкости производят с помощью охлаждающего элемента известной мощности Ц . Выдерживают емкость, в течение времени, необходимого для стабилизации температуры в емкости. По датчикам измеряют установившееся значение температур стенок (P<) и газа (Т ) и вычисляют их разность (Й P =-.Ч - г ) . Рассчитывают коэффициент теплоотдачи по формуле 30

l где. aC — средний коэффициент теплоотдачи;

Я вЂ” мощность охлаждахщего элемента; — внутренняя цоверхность стенок47 — разность температур между 40 стенками и газом.

Недостатком данного способа является его громоздкость, а также ограничвнные возможности его примене« ния, так как конструкция некоторых 45 емкостей не позволяет разместить внутри емкости охлаждающий элемент.

Белью изобретения является упрб= щение способа и расширение его технологических возможностей.

Поставленная цель досэигаеася тем, что согласно способу .определения коэффициента теплоотдачи емкости, содержащей газ, путем охлажде-. ния газа, достижения стабилизирован 55 ного значения температуры охлажденно го газа, измерения установившейся

1йзности температур стенок емкости и газа и расчета коэффициента теплоотдачи, охлаждение газа осуществля- 60 ае удалением его иэ емкости с постоянной скоростью, одновременно с из» мерением установившейся разности температур определяют изменение давления газа в емкости как Функцию времени, а коэффициент теплоотдачи определяют по формуле

PV . P1

F.äÒÀ" и р г где.Р— давление газа в емкости, для ко торого определя ето я коэффициент теплоотдачи — объем емкости; площадь внутренней цоверхнос+ ти емкости; - время истечения газа от давления Р до Рг °, hV-. Установившаяся разность температур стенок и газа.

Проведенные исследования показали, что при истечении с постоянной скоростью (в проведенных -экспериментах создавались условия истечения со скоростью, равной скорости звука) газ в емкости начинает охлаждаться,.достигая некоторого стабилизированного значения (Чс ), и дальнейшее истечение газа происходит в условиях его изотермического расширения в емкости.

При изотермическом истечении работа, затрачиааемая на выталкивание газа иэ емкости полностью компенсируется теплом, подводимые от стенок емкости к газу., дВ =dg где 3 g. - элементарная работа вытал- 1 кивания2

d Я - элементарное количество. тепла, поступившего от сте-; нок емкости к газу;

Для изатермического процесса расширения газа элементарная работа выталкивания определяется по формуле

dot =-Vd9 (4) где Y - объем емкостиу

Р - давление. газа в емкости.

Элементарное количество тепла, подводимое от стенок к газу за: врвмя Ы может быть выражено с помощью «оэффициента теплоотдачи

gq =y д"(. . jt, где F — площадь теплообмена (площадв внутренней. поверхности емкос т20;

О - разность между температурой стенок и газом; .Ж " средний коэффициент теплоотдачи.

Приравнивая правые части (4) и (53, получаем дР ф, Ф

Р ь dй, (б) для: условий критического истече-. ния имеев

vdp wp dt, . (7) где const - объемная скорость истечения хаза.

pemas уравнение (7), получаезв

Р

< =-.Ев —.

W 12

1048388

На основе полученной зависимости определяют уровень давления P, при котором температура газа в емкосги практически стабилизируется (на фиг.2 этот уровень соответствует

650 ммрт.ст.",на фиг,3 690 мм рт. ст..у" на фиг. 4 710 мм рт. ст.). °

Затем емкость заполняют до атмосферно ного давления и снова начинают откачивать. При достижении уровня давления Р1 600 мм рт.ст. включают секундомер; при достижении уровня давления Р = 400 мм рт.ст. секундомер выключают.

Время истечения 1+ на фиг.2 равно

198; на фиг.3 - 457 и на фиг.4

790 с. Разность температур аТ на о о фиг.2 равна 2,5 С; на фиг.3 — 1,1,С; на фиг. 4 — О, 6 С.

По полученным данньм .в соответствии с формулой (2) определяется значение коэффициента теплоотдачи.

Переменными величинами при расчете

oL являются t" и а Р, поэтому. можно сравнить полученные величины по произведению а Т 4 ,Для случая на фиг.2 это произведение равно 495,0 град,с; на .фиг.33502,6 град. с.1 на фиг.4

4 74,0 град. с.

Отличие полученных значений коэф-, фициента теплоотдачи определяется точностью измерения температуры, которая в проведенных экспериментах составляет 4 0,05О . Предлагаемый способ надежен и прост в осуществлении.

Полученные значения коэффициентов теплоотдаче используют для расчета режимов термической стабилизации .газа в емкостях.

Изобретение улучшает технологические процессы, свяваныые с интенсивньм теплообменом, в химической, авиационной и других промышленностях., Подставляя W иэ (8) и (7) и ЩР иэ (7) в (6), окончательно имеем

° PV Рл ш= — 4» —.

Р2

На фиг.ъЬ изображено устройство . для реализации предлагаемого способами

5 на фиг.2, 3 и 4 †. графики изменения температуры rasa в алюминиевой емкости объемом 110 л при откачке газачерез, дроссели различного сопротив-. ления.

1О

° Емкость 1 содержит датчик 2 температуры, манометр 3 и соедИМена через дроссель 4 и вентиль 5 с на- . сосом б.

Способ реализуется следукщнм образом.

Датчиком 2 измеряют начальную тем-. пературу Т газа (равную температуре. стенок) в емкости 1, открывают вентиль 5 и насосом 6 начинают откачи- 20 вать газ из емкости через манометр

3, обеспечивающий критический перепад давлений (постоянную скарость истечения, равную скорости звука) .

Через некоторое время (определя-. 25 ется эмпирически), необходимое для стабилизации температуры газа в емкости, начинают отсчет времени .от уровня давления Р, фиксируемого манометром 3. измеряют время истечения щО газа от уровня давления Р до уровня Ру. Датчиком 2 измеряют стабилизированное значение температуры газа ст °

Определяют разность температур„-З5 .Ф

4 (о- (ст.

Рассчитывают коэффйциецт теплоотдачи по формуле (23 .

В прячерах на фиг.2, 3 и 4 измерялось время истечениялгаэа от дав- . ления 600 до 400 мм рт.ст.

Измерение осуществляют в следукщей последовательности..

Предварительно определяется зави-, симость температуры газа в емкости от давления.

1048388

171

/gal

Составитель В.Вкаев

Редактор М,Петрова Техред А.Бабинец Корректор .Г.Резютник

Заказ 7923/50 Тираж 873 .:......-Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж»35, Рауиская наб., Д.4/

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4