RU1789882C

RU1789882C - Способ определени коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости

Info

Publication number: RU1789882C
Application number: SU794764962A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Юрьевич Макаров; Рувим Михайлович Лапшин; Бахтияр Фахриддинович Нормухамедов
Original assignee: Нижегородский Филиал Института Машиноведения Им.А.А.Благонравова; Нижегородский политехнический институт
Priority date: 1979-12-05
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1993-01-23

Abstract

Использование: область теплофизиче- скоГо эксперимента, дл определени коэффициента теплоотдачи при кипении, конденсации и конвективном теплообмене. Сущность изобретени : нагревают электрическим током экспериментальный участок в виде трубки-нагревател , помещенной в исследуемую жидкость, и одновременно под- ают охлаждающую среду в трубку-конденсатор. Измер ют мощность электрического тока и температуру насыщени исследуемой жидкости при установившемс режиме кипени . Осуществл ют подачу охлаждающей среды с тем же расходом , что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель.Одновременно экспериментальный участок нагревают током удвоенной мощности, Температуру охлаждающей среды измен ют до достижени первоначального значени температуры насыщени исследуемой жидкости. Измер ют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе нагревател и конденсатора , идентичных по геометрическим размерам и материалу. По измеренным значени м расчетным путем определ ют коэффициенты теплоотдачи дл каждого вида процесса теплообмена. 1 ил. ел С

Description

Изобретение относитс к теплофизиче- ским измерени м и может быть использовано дл экспериментального определени коэффициента теплоотдачи при кипении и конденсации в стационарном режиме, а также при конвективном теплообмене.

Известен способ определени коэффициента теплоотдачи, заключающийс в непосредственном нагреве трубчатого образца электрическим током, измерении температуры поверхности теплоотдачи, температуры теплоносител , теплового потока и вычислений коэффициента теплоотдачи по измеренным значени м.

Недостатком известного способа вл етс узка область использовани , поскольку коэффициент теплоотдачи определ етс

только дл одного вида процесса теплообмена - конвективного.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ определени коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости, заключающийс в нагреве электрическим током экспериментального участка в виде трубки - нагревател , помещенной в исследуемую жидкость, подаче охлаждающей среды в трубку - конденсатор, измере- нии мощности электрического тока, температуры внутренней поверхности трубки - нагревател , температуры и давлени насыщени исследуемой жидкости при установившемс режиме кипени . По измеренным значени м определ ют

VI 00

о

00

ю

коэффициент теплоотдачи (акип.) по расчетной формуле

акип F(tc-ts)

где tc tr - At - температура наружной поверхности стенки трубки сучетом перепада температуры по толщине стенки;

d2

In

da

-).

2РА 2

Q - электрическа мощность, подводима к трубке и передаваема кип щей жидкости;

di, d2 - соответственно внутренний диаметр трубки и диаметр, на котором распо- ложены спаи датчиков температуры (термопар);

А- теплопроводность материала стенки трубки;

F -поверхность теплоотдачи;

tf-температура внутренней поверхности трубки;

ts - температура насыщени исследуемой жидкости.

Заделка термопар не на поверхности трубки, а вблизи нее позвол ет устранить нарушение теплообмена на поверхности и уменьшить тем самым погрешность измерени температуры трубки. При этом погрешности измерени температуры, обусловленные подводом и отводом тепла от термопар, не устран ютс , что снижает точность измерени температуры поверхности теплообмена.

.Цель изобретени - повышение точности при одновременном увеличении эффективности за счет обеспечени возможности определени коэффициентов теплоотдачи при конденсации и конвективном теплообмене .

Поставленна цель достигаетс тем, что охлаждающую среду подают с тем же расходом , что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель,идентичную по геометрическим размерам трубке-конденсатору , нагревают экспериментальный участок электрическим током удвоенной мощности, измен ют температуру охлажда- ющей срёдь до достижени первоначального значени , в установившемс режиме кипени измер ют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе трубки-нагревател и трубки-конденсатора и по измеренным значени м определ ют искомые коэффициенты теплоотдачи.

На чертеже показано устройство дл реализации прёдложенното способа.

Устройство содержит герметичный корпус 1,частично заполненный исследуемой

жидкостью 2. В корпусе 1 заделана трубка- нагреватель 3, подсоединенна к источнику тока 4. В верхней части корпуса установлена трубка-конденсатор 5, идентична по размерам и материалу трубке-нагревателю, подключенна к источнику охлаждающей воды 6 через вентиль 7 и термопары 8. Выходной патрубок 9 конденсатора соединен через теплообменник 10с трубкой 3.

с помощью вентилей 11,12 осуществл етс подача охлаждающей жидкости в нагреватель 3, Расход жидкости измер етс расходомером 13, а температура на входе и выходе из конденсатора и нагревател -термопарами 14 и 15.

Корпус 1 также оснащен дополнительной арматурой - дренажным вентилем 16 и воздушным клапаном 17.

Способ осуществл ют следующим образом .

Подают электрический ток на трубку 3, а в трубку 5 подают охлаждающую жидкость от источника 6 открытием вентилей 7 и 11, при закрытом 12. Вентилем 7 регулируют

расход охлаждающей жидкости через трубку 5 до достижени в корпусе 1 температуры насыщени исследуемой жидкости. Измер ют электрическую мощность на экспериментальном участке трубки 3, температуру

насыщени (температуру пара) - термопарой 8 и термопарами (на чертеже не показаны ) - температуру внутри трубки 3. Затем на трубку 3 подают электрический ток удвоенной мощности, закрывают вентиль 11 и открывают вентиль 12, подают охлаждающую жидкость через теплообменник 10 в трубку 3, регулиру ее температуру дл установлени первоначального значени температуры насыщени исследуемой жидкости.

Измер ют расход охлаждающей жидкости через конденсатор 5 расходомером 13 и температуру охлаждающей жидкости на входе и выходе из конденсатора и нагревател термопарами 14 и 15.

Коэффициенты теплоотдачи а рассчитывают по формулам:

-при конвективном теплообмене

50

, Сохл. Ср ( Хвых tax J РвнО-Д1-ТЗс)

где

At- . Ср (tabix tan ) f „ 2 cfl , d2 s L -----л 7Г/1 i----- V1 -- ndl

A7tA

-«Я

- перепад температур в стенке трубки, т.жн

tsbix Ь tax.

2

Сохл. - расход охлаждающей жидкости через нагреватель и конденсатор;

Ср - удельна теплоемкость охлаждаю- где

щей жидкости;

tex, tBbix, tBxH, tsbix - соответственно температура охлаждающей жидкости на входе и выходе из нагревател и конденсатора;

I - длина экспериментального участка (трубки);

А- коэффициент теплопроводности материала трубки;

tT - температура внутренней поверхности трубки;

di, da - соответственно внутренний и наружный диаметры трубки;

F - поверхность теплоотдачи;

при конденсации

. Сохл.Ср(Хвых tsx-j/Fnapfts 1ж .Сохл. СрОвых- tax) ( Хжн + д

Claims

Формула изобретени Способ определени коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости, заключающийс в нагреве электрическим током экспериментального участка в виде трубки- нагревател , помещенной в исследуемую жидкость, подаче охлаждающей среды в трубку-конденсатор, измерении мощности электрического тока, температуры внутренней поверхности трубки-нагревател , температуры и давлени насыщени исследуемой жидкости при установившемс режиме кипени , отличающийс тем, что, с целью повышени точности при одновременном увеличении эффективности за счет обеспечени возможности определени коэффициентов теплоотдачи при кон0

5

А г брхл. Ср ( 1вых - tBx ) ( л2 dz d2

А --«ш--HI tabix Ь tax . tx - ---2---

is температура насыщени (пара); - при кипении

Q

ССкйп. - Ј--т-г --i---7Г7Т гнар ( Тт - ts - At;

AtQ ( 1 2 $ , d2 ч

гделг тагг();

Q - электрическа мощность на экспериментальном участке.

Повышение точности при реализации данного способа достигаетс за счет исключени необходимости измерени температуры поверхности теплоотдачи -tcr. Измер етс только температура внутри трубки-нагревател 3, помещенной в исследуемую кип щую жидкость.

денсации и конвективном теплообмене, подают охлаждающую среду с тем же расходом , что и в трубку-конденсатор, в трубку- нагреватель,идентичную по геометрическим размерам трубке-конденсатору , нагревают экспериментальный участок электрическим током удвоенной мощности, измен ют температуру охлаждающей среды до достижени первоначального значени температуры насыщени исследуемой жидкости, в установившемс режиме кипени измер ют расход и температуру охлаждающей среды на входе и выходе трубки-нагревател и трубки-конденсатора, по измеренным значени м определ ют искомые коэффициенты теплоотдачи.