RU2580230C1 - Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса - Google Patents
Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2580230C1 RU2580230C1 RU2015103373/06A RU2015103373A RU2580230C1 RU 2580230 C1 RU2580230 C1 RU 2580230C1 RU 2015103373/06 A RU2015103373/06 A RU 2015103373/06A RU 2015103373 A RU2015103373 A RU 2015103373A RU 2580230 C1 RU2580230 C1 RU 2580230C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- liquid
- thermocouples
- metal plate
- mass transfer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для исследования процессов, связанных с интенсивным тепломассопереносом. Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса содержит рабочий участок, состоящий из прямоугольного корпуса из латуни, на дно которого поочередно установлены теплоизоляционный материал, электронагреватель в виде плоского нагревательного элемента, подключенный к источнику питания, металлическая пластина и подложка, на которую налита низкокипящая жидкость. На верхней и на нижней стороне металлической пластины симметрично выполнены выемки, в каждой из которых установлена термопара. Термопара для измерения температуры жидкости погружена в нее. Все термопары через аналого-цифровой преобразователь соединены с персональным компьютером. В верхней части корпуса выполнено отверстие для щупа в виде стальной иглы, закрепленной на прецизионном устройстве, подключенном к персональному компьютеру. Источник света, диффузор, щит с отверстием, двояковыпуклая коллимирующая линза, прямоугольный корпус, двояковыпуклая конденсирующая линза и видеокамера последовательно расположены на оптической столешнице так, что они размещены на одной оси, проходящей через слой жидкости, налитой на подложку рабочего участка. Технический результат: позволяет исследовать процессы испарения и кипения. 3 ил.
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для исследования процессов, связанных с интенсивным тепломассопереносом в нагреваемом слое жидкости в термосифонах энергонасыщенного авиационного оборудования.
Известна лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха [RU 64413 U1, МПК G09B 23/16 (2006.01), опубл. 27.06.2007], содержащая корпус в виде трубки, электронагреватель, ваттметр, смесители потока, термопары. Корпус выполнен изогнутым, в вертикальной нижней части установлен электронагреватель. В наклонной верхней части корпуса смонтирован удлиненный опытный участок в виде стеклянной трубки, обернутой с внешней стороны влажной материей. Опытный участок фиксируется в корпусе игольчатыми опорами, имеющими на концах резиновые шарики для предотвращения скольжения. Для удаления излишков воды используется тканевая лента. Смесители потока воздуха выполнены в виде шайб с отверстиями в центре.
С помощью этой установки невозможно исследование процессов испарения или кипения, которые сопровождаются кризисом теплообмена и формированием сухих пятен.
Наиболее близким, принятым за прототип, является лабораторная установка по теплопередаче [RU 2359193 С2, МПК F28D 20/00 (2006.01), опубл. 20.06.2009], содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха. Вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни и содержит внутреннюю и наружные трубы, помещенные одна в одну. Внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит установленные в нижней части электронагреватель, присоединенный к находящимся снаружи ваттметру, и ЛАТРу. В верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха, нижний и верхний патрубки для ввода термопар. Наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком для ввода термопары. Снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива воды.
Недостатком этой лабораторной установки является сложность ее конструкции, а также невозможность исследования процессов испарения или кипения, которые сопровождаются кризисом теплообмена и формированием сухих пятен.
Задачей изобретения является создание простой конструкции лабораторной установки для исследования процесса испарения и кипения.
Поставленная задача решена за счет того, что лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса, также как в прототипе, содержит корпус из латуни, внутри которого расположен электронагреватель, термопары.
Согласно изобретению рабочий участок представляет собой прямоугольный корпус, на дно которого поочередно установлены теплоизоляционный материал, электронагреватель в виде плоского нагревательного элемента, подключенный к источнику питания, металлическая пластина и подложка, на которую налита низкокипящая жидкость. На верхней стороне металлической пластины выполнены выемки, в каждой из которых установлена термопара. Симметрично этим термопарам выполнены выемки на нижней стороне металлической пластины, в которых также установлены термопары. Термопара для измерения температуры жидкости погружена в нее. Все термопары через аналого-цифровой преобразователь соединены с персональным компьютером. В верхней части корпуса выполнено отверстие для щупа в виде стальной иглы, закрепленной снаружи на прецизионном устройстве, подключенном к персональному компьютеру. Источник света, диффузор, щит с отверстием, двояковыпуклая коллимирующая линза, прямоугольный корпус, двояковыпуклая конденсирующая линза и видеокамера последовательно расположены на оптической столешнице так, что они размещены на одной оси, проходящей через слой жидкости, налитой на подложку рабочего участка.
Предложенная лабораторная установка позволяет исследовать процессы испарения и кипения. С помощью щупа, закрепленного на прецизионной установке, измеряют толщину слоя жидкости в условиях тепломассообмена с паровой фазой. Посредством видеокамеры, источника света, диффузора, щита с отверстием, двояковыпуклых коллимирующей и конденсирующей линз получают теневое изображение, на котором видны деформационные и волновые процессы на границе раздела двух фаз (жидкой и паровой).
На фиг. 1 представлена принципиальная схема лабораторной установки для изучения процессов тепломассопереноса.
На фиг. 2 представлен общий вид рабочего участка лабораторной установки.
На фиг. 3 представлен видеокадр теневого изображения волнового и деформационного процессов слоя жидкости при ее испарении в паровую фазу.
Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса содержит рабочий участок 1 (фиг. 1), который представляет собой прямоугольный корпус 2, выполненный из латуни. На дно корпуса 2 поочередно установлены теплоизоляционный материал 3 (фиг. 2), например минеральная вата, плоский нагревательный элемент 4, металлическая пластина из нержавеющей стали 5 и подложка 6, на которую налита низкокипящая жидкость, например спиртовой раствор. На верхней стороне металлической пластины 5 выполнено три выемки, в каждой из которых установлена термопара 7, симметрично которым выполнены выемки на нижней стороне металлической пластины 5, в которых также установлены термопары 7. Термопара 8 погружена в жидкость, налитую на подложку 6. Плоский нагревательный элемент 4 подключен к источнику питания 9 (ИП) (фиг. 1). Термопары 7 и 8 через аналого-цифровой преобразователь 10 (АЦП) соединены с персональным компьютером 11 (ПК). В верхней части корпуса 2 выполнено отверстие 12 для щупа в виде стальной иглы, закрепленной на прецизионном устройстве 13, подключенном к персональному компьютеру 11 (ПК).
Источник света 14, диффузор 15, щит 16 с отверстием, двояковыпуклая коллимирующая линза 17, корпус 2, двояковыпуклая конденсирующая линза 18 и видеокамера 19 последовательно расположены на одной оси, проходящей через слой жидкости, налитой на подложку 6 рабочего участка.
Прецизионное устройство 13 представляет собой механизм, способный перемещать закрепленный на нем предмет в трех плоскостях. Подложка 6 может быть изготовлена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например медь, латунь, алюминий.
Лабораторную установку для изучения процессов тепломассопереноса собирают на оптической столешнице, что обеспечивает необходимую точность в настройке оптического оборудования.
При выполнении необходимых исследований на подложке 6 рабочего участка 1 формируют горизонтальный слой жидкости, толщину которого варьируют в зависимости от режимных параметров эксперимента (не более 5 мм). Со стороны подложки 6 с помощью плоского нагревательного элемента 4 равномерно нагревают жидкость, контролируя его мощность посредством источника питания 9 (ИП). При нагреве жидкости происходит ее испарение, и в верхней части рабочего участка 1 образуется паровая фаза. Температуру плоского нагревательного элемента 4 и жидкости измеряют с помощью термопар 7 и 8, сигналы с которых передают через аналогово-цифровой преобразователь 10 (АЦП) на персональный компьютер 11 (ПК). Для измерения и контроля толщины слоя жидкости используют щуп, закрепленный на прецизионном устройстве 13. Положение щупа контролируют посредством прецизионного устройства 13.
Пучок лучей от источника света 14 последовательно проходит через диффузор 15, отверстие в непрозрачном щите 16, двояковыпуклую коллимирующую линзу 17, где, преломляясь, становится параллельным и проходит через слой жидкости. Далее лучи направляются к двояковыпуклой конденсирующей линзе 18, с помощью которой пучок света фокусируется и теневое изображение проецируется на сенсоре цифровой видеокамеры 19. Таким образом, получают теневое изображение волновых и деформационных процессов, происходящих при испарении слоя жидкости в паровую фазу (фиг. 3). По такому теневому изображению судят о геометрических изменениях слоя жидкости в процессе испарения и кипения. Прямые измерения температуры позволяют вычислить коэффициент теплоотдачи подложки.
Claims (1)
- Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса, содержащая корпус из латуни, внутри которого расположен электронагреватель, термопары, отличающаяся тем, что рабочий участок представляет собой прямоугольный корпус, на дно которого поочередно установлены теплоизоляционный материал, электронагреватель в виде плоского нагревательного элемента, подключенный к источнику питания, металлическая пластина и подложка, на которую налита низкокипящая жидкость, причем на верхней стороне металлической пластины выполнены выемки, в каждой из которых установлена термопара, симметрично этим термопарам выполнены выемки на нижней стороне металлической пластины, в которых также установлены термопары, термопара для измерения температуры жидкости погружена в нее, все термопары через аналого-цифровой преобразователь соединены с персональным компьютером, при этом в верхней части корпуса выполнено отверстие для щупа в виде стальной иглы, закрепленной на прецизионном устройстве, подключенном к персональному компьютеру, источник света, диффузор, щит с отверстием, двояковыпуклая коллимирующая линза, прямоугольный корпус, двояковыпуклая конденсирующая линза и видеокамера последовательно расположены на оптической столешнице так, что они размещены на одной оси, проходящей через слой жидкости, налитой на подложку рабочего участка.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103373/06A RU2580230C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015103373/06A RU2580230C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2580230C1 true RU2580230C1 (ru) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015103373/06A RU2580230C1 (ru) | 2015-02-02 | 2015-02-02 | Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2580230C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4152847A (en) * | 1978-01-13 | 1979-05-08 | Pfeiffer Carl H | Method and device for teaching the comparative measurement of heat flow |
| RU64413U1 (ru) * | 2007-04-02 | 2007-06-27 | Институт архитектуры и строительства Сибирского федерального университета | Лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха |
| RU2359193C2 (ru) * | 2006-11-02 | 2009-06-20 | Институт архитектуры и строительства ФГОУ ВПО "Сибирский федеральный университет" | Лабораторная установка по теплопередаче |
-
2015
- 2015-02-02 RU RU2015103373/06A patent/RU2580230C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4152847A (en) * | 1978-01-13 | 1979-05-08 | Pfeiffer Carl H | Method and device for teaching the comparative measurement of heat flow |
| RU2359193C2 (ru) * | 2006-11-02 | 2009-06-20 | Институт архитектуры и строительства ФГОУ ВПО "Сибирский федеральный университет" | Лабораторная установка по теплопередаче |
| RU64413U1 (ru) * | 2007-04-02 | 2007-06-27 | Институт архитектуры и строительства Сибирского федерального университета | Лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2916999T3 (es) | Sistema y método para la autodestilación de líquidos en condiciones estrictamente definidas independientemente de la composición | |
| Ahn et al. | The boiling phenomenon of alumina nanofluid near critical heat flux | |
| CN106841287B (zh) | 一种基于饱和蒸汽加热的高精度平板法热导率测定装置 | |
| Shen et al. | Circumferential distribution of local heat transfer coefficient during steam stratified flow condensation in vacuum horizontal tube | |
| Gong et al. | An experimental study of rupture dynamics of evaporating liquid films on different heater surfaces | |
| Tartarini et al. | Dropwise cooling: experimental tests by infrared thermography and numerical simulations | |
| Estrada et al. | Heat transfer analysis in a calorimeter for concentrated solar radiation measurements | |
| RU2580230C1 (ru) | Лабораторная установка для изучения процессов тепломассопереноса | |
| Hu et al. | Effect of temperature gradient on Marangoni condensation heat transfer for ethanol–water mixtures | |
| Terzić et al. | Development of a single-sided guarded hot plate apparatus for thermal conductivity measurements | |
| RU2568983C1 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидкой тепловой изоляции в лабораторных условиях | |
| Znamenskaya et al. | Time-resolved thermography of impinging water jet | |
| RU2719264C1 (ru) | Устройство для определения скорости испарения капли | |
| JP2013228306A (ja) | 配管検査装置及びそれを用いた配管検査方法 | |
| Abed et al. | Investigation of heat transfer coefficient of spherical element using infrared thermography (IR) and gas-water droplets (mist) as working medium | |
| Li et al. | Heat transfer characteristics of Marangoni condensation for ethanol–water mixtures on a horizontal plate | |
| RU2594388C2 (ru) | Способ определения коэффициента теплопроводности жидких теплоизоляционных покрытий | |
| Bruder et al. | Identification of universal heat transfer characteristics along the boiling curve for vertical subcooled flow boiling of refrigerant Novec 649 | |
| RU2359193C2 (ru) | Лабораторная установка по теплопередаче | |
| Glaser | High Radiation‐Flux, Absolute, Water‐Flow Calorimeter | |
| Chauhan et al. | Experimental study of thermal boundary layer in a dual cavity solar chimney | |
| Král | An experimental investigation of unsteady thermal processes on a pre-cooled circular cylinder of porous material in the wind | |
| Fossa et al. | Schlieren visualization of water natural convection in a vertical ribbed channel | |
| Shagiyanova et al. | Analysis of the visualization region in near-wall fluid layer by high-speed infrared thermography | |
| Maré et al. | Numerical and experimental visualization of reverse flow in an inclined isothermal tube |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180203 |