RU2202107C2

RU2202107C2 - Laboratory thermodynamics installation

Info

Publication number: RU2202107C2
Application number: RU2001115142A
Authority: RU
Inventors: Т.А. Енютина; И.М. Шалаев; А.А. Свиридов; С.Г. Марченкова
Original assignee: Красноярская государственная архитектурно-строительная академия
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: training appliances. SUBSTANCE: installation has housing in the form of vertical tube accommodating heater in the form of electric heater, flow mixer mounted downstream of heater, autotransformer, and wattmeter. External surface of housing is covered with heat insulation; central part of housing tube and outlet pipe are contracted. EFFECT: enhanced economic efficiency of installation. 1 dwg

Description

Лабораторная установка по термодинамике предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам "Техническая термодинамика" и "Теплотехника". The laboratory installation in thermodynamics is intended for conducting training sessions in the disciplines "Technical Thermodynamics" and "Thermotechnics".

Известно устройство для определения теплоемкости потока жидкости или газа (см. а.с. 2902112, БИ 2, 1971), содержащая трубку, центральная часть которой снабжена нагревателем с установленными на концах термоэлементами и измерительную схему. Каждый термоэлемент выполнен в виде конденсатора, образованного парой концевых электродов, введенных в проточке на трубке, выполненной из термочувствительной керамики. A device is known for determining the heat capacity of a liquid or gas flow (see AS 2902112, BI 2, 1971), comprising a tube, the central part of which is equipped with a heater with thermocouples installed at the ends and a measuring circuit. Each thermocouple is made in the form of a capacitor formed by a pair of end electrodes inserted in a groove on a tube made of heat-sensitive ceramic.

Данное устройство является менее эффективным для учебных целей за счет сложности конструкции, и конструкция содержит много элементов. This device is less effective for educational purposes due to the complexity of the design, and the design contains many elements.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является лабораторная установка по термодинамике (см. патент 2126175, М. кл. 6 G 09 В 23/16, 1999 г.), содержащая корпус с клапаном и установленным в корпусе нагревателем, причем она дополнительно снабжена увлажнителем, сосудами для воды, смесителями потока, автотрансформатором и ваттметром, при этом в качестве нагревателя установлен электронагреватель, корпус выполнен в виде вертикально установленной трубы, в которой смонтированы электронагреватель и увлажнитель, на корпусе со стороны внешней его поверхности нанесена тепловая изоляция, смесители потока установлены за нагревателем и за увлажнителем, а клапан, предназначенный для измерения расхода потока, установлен в выходном сечении корпуса. The closest technical solution, taken as a prototype, is a laboratory setup for thermodynamics (see patent 2126175, M. cl. 6 G 09 B 23/16, 1999), containing a housing with a valve and a heater installed in the housing, and it additionally equipped with a humidifier, water vessels, flow mixers, an autotransformer and a wattmeter, while an electric heater is installed as a heater, the casing is made in the form of a vertically mounted pipe in which an electric heater and a humidifier are mounted, on the casing from the outside s surface thermal insulation is applied, flow mixers mounted behind the heater and the downstream of the humidifier and the valve for measuring the flow rate, installed in the outlet section of the housing.

Недостатками данной лабораторной установки является ее меньшая эффективность за счет сложности изготовления и наличия в установке различных загромождающих устройств. The disadvantages of this laboratory installation is its lower efficiency due to the complexity of manufacture and the presence in the installation of various clutter devices.

Целью изобретения является создание экономичной лабораторной установки по термодинамике для определения изобарной теплоемкости воздуха, повышение точности измерения температуры. The aim of the invention is the creation of an economical laboratory installation in thermodynamics to determine the isobaric heat capacity of air, increasing the accuracy of temperature measurement.

Цель достигается тем, что создана лабораторная установка по термодинамике, содержащая корпус в виде вертикально установленной трубы с установленным в нем нагревателем в виде электронагревателя, смесителем потока, установленным за нагревателем, автотрансформатором и ваттметром, на корпусе со стороны его внешней поверхности нанесена тепловая изоляция, причем труба корпуса в средней части и выходной патрубок выполнены сужающимися. The goal is achieved by creating a laboratory installation in thermodynamics, containing a casing in the form of a vertically mounted pipe with a heater installed in it in the form of an electric heater, a flow mixer installed behind the heater, an autotransformer and a wattmeter, thermal insulation is applied to the casing from the side of its external surface, and the housing pipe in the middle part and the outlet pipe are made tapering.

Выполнение в лабораторной установке по термодинамике трубы корпуса в средней части сужающейся позволяет создать эффективную установку за счет лучшего смешения слоев воздуха. А создание выходного патрубка трубы корпуса сужающимся позволяет наиболее точно определить среднюю скорость потока. The implementation in the laboratory installation for thermodynamics of the pipe body in the middle part of the tapering allows you to create an effective installation due to better mixing of the layers of air. And the creation of the outlet pipe of the housing pipe tapering allows you to most accurately determine the average flow rate.

Данная установка удобна в работе, имеет малые габариты, позволяет для демонстрации конструкции быстро снимать теплоизоляцию. This installation is convenient in operation, has small dimensions, and allows quick removal of thermal insulation to demonstrate the design.

Лабораторная установка по термодинамике поясняется на чертеже. The laboratory setup for thermodynamics is illustrated in the drawing.

Лабораторная установка по термодинамике содержит следующие основные элементы: корпус 1, электронагреватель 2, лабораторный автотрансформатор 3, ваттметр 4, термопару 5, суживающийся выходной патрубок корпуса 6, тепловую изоляцию 7, нанесенную снаружи корпуса 1 и наружного электронного анемометра 8, установленного в верхней части корпуса. Температура воздуха определяется термометром
Корпус 1 установлен вертикально и выполнен из стеклянной трубки круглого сечения. Электрический нагреватель 2 смонтирован на оси трубки и изготовлен из нихромовой проволоки. Мощность нагревателя 2 регулируется автотрансформатором 3 и измеряется ваттметром 4. Корпус 1 в средней части выполнена сужающейся и предназначен для выравнивания температуры потока перед измерением. Корпус 1 в верхней части имеет сужающийся патрубок 6 для удобства измерения средней скорости потока в выходном сечении. На внешней поверхности нанесен слой тепловой изоляции 7 из минеральной ваты для предотвращения потерь теплоты в окружающую среду.The thermodynamic laboratory installation contains the following main elements: housing 1, electric heater 2, laboratory autotransformer 3, wattmeter 4, thermocouple 5, tapering outlet pipe of housing 6, thermal insulation 7 applied on the outside of housing 1 and an external electronic anemometer 8 installed in the upper part of the housing . Air temperature is determined by a thermometer
The housing 1 is mounted vertically and is made of a glass tube of circular cross section. Electric heater 2 is mounted on the axis of the tube and is made of nichrome wire. The power of the heater 2 is regulated by an autotransformer 3 and is measured by a wattmeter 4. The housing 1 in the middle part is made tapering and is designed to equalize the flow temperature before measurement. The housing 1 in the upper part has a tapering pipe 6 for the convenience of measuring the average flow rate in the outlet section. On the outer surface, a layer of thermal insulation 7 made of mineral wool is applied to prevent heat loss to the environment.

Конструкция теплоизоляции позволяет легко ее снимать, чтобы продемонстрировать студентам устройство корпуса. The thermal insulation design makes it easy to remove in order to demonstrate the housing design to students.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Включают электронагреватель 2 и с помощью автотрансформатора 3 устанавливают по ваттметру 4 определенную величину мощности. Нагревающиеся слои воздуха за счет свободной конвекции перемещаются вверх, проходят через суживающейся участок корпуса 1, после чего измеряется температура потока термопарой 5. Затем воздух проходит через сужающийся патрубок 6, на выходе из которого измеряется скорость потока с помощью электронного анемометра. 8. Температура окружающего воздуха определяется термометром. The electric heater 2 is turned on and, with the help of an autotransformer 3, a certain amount of power is set by a wattmeter 4. The heated air layers due to free convection move upward, pass through the tapering section of the housing 1, after which the temperature of the flow is measured by thermocouple 5. Then the air passes through the tapering pipe 6, at the outlet of which the flow velocity is measured using an electronic anemometer. 8. The ambient temperature is determined by a thermometer.

Лабораторная установка по термодинамике изготовлена на кафедре "Теплоснабжение и вентиляция" КрасГАСА и показала следующие преимущества: она проста по конструкции, дешева, наглядна, быстро выходит на режим, не требует применения вентилятора. The laboratory setup for thermodynamics was made at the Department of Heat Supply and Ventilation of KrasGASA and showed the following advantages: it is simple in design, cheap, intuitive, quickly goes into mode, does not require a fan.

Claims

Thermodynamic laboratory installation, comprising a casing in the form of a vertically mounted pipe with a heater installed in it in the form of an electric heater, a flow mixer installed behind the heater, an autotransformer and a wattmeter, thermal insulation is applied to the casing from the side of its external surface, characterized in that the casing pipe the middle part and the outlet pipe are made tapering.