RU2687226C1 - Лабораторная установка - Google Patents
Лабораторная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687226C1 RU2687226C1 RU2018128639A RU2018128639A RU2687226C1 RU 2687226 C1 RU2687226 C1 RU 2687226C1 RU 2018128639 A RU2018128639 A RU 2018128639A RU 2018128639 A RU2018128639 A RU 2018128639A RU 2687226 C1 RU2687226 C1 RU 2687226C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- combustion chamber
- flow
- humidifier
- electric heater
- inlet
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012549 training Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B23/00—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B23/06—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
- G09B23/16—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for science of heat
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Algebra (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к установкам для проведения учебных занятий по дисциплинам: «Техносферная безопасность», «Технологические процессы и загрязняющие выбросы», «Промышленная экология», «Охрана окружающей среды в теплотехнологиях», и позволяет выявить влияние расхода, температуры и влажности воздуха, поступающего в камеру сгорания, на состав продуктов сгорания. Технический результат заключается в повышении эффективности лабораторной установки и расширении сферы исследуемых процессов. Для достижения технического результата предложена лабораторная установка, содержащая теплоизолированный вертикально установленный трубчатый корпус (1), в котором смонтированы электронагреватель (5) и увлажнитель (9), над каждым из которых расположены смесители потока (8) и установлены термопары для контроля температуры потока воздуха. Причем, к электронагревателю подключены автотрансформатор (6) и ваттметр (7) для регулирования и измерения мощности, а увлажнитель соединен с емкостью (10) для воды с краном (11) и емкостью (12) для сбора воды. Согласно изобретению, лабораторная установка дополнительно содержит камеру сгорания (2) с тиглем (17) для навески твердого топлива. Камера сгорания (2) снабжена наружной теплоизоляцией (13), входным (14) и выходным (15) патрубками и соединена с корпусом (1) с помощью муфтового соединения (18) с уплотнителем. При этом трубчатый корпус (1) выполнен в виде стеклянной трубки с двумя сужениями (8), являющимися смесителями потока, расположенными над электронагревателем (5) и над увлажнителем (9), и с изогнутым выходным участком, соединенным с входным патрубком (14) камеры сгорания (2). Кроме того, корпус (1) дополнительно содержит во входном патрубке клапан (4) для регулирования расхода потока воздуха, поступающего в установку, а в выходном патрубке (15) камеры сгорания установлена термопара для измерения температуры уходящих газов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Лабораторная установка предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Техносферная безопасность», «Технологические процессы и загрязняющие выбросы», «Промышленная экология», «Охрана окружающей среды в теплотехнологиях» и позволяет выявить влияние расхода, температуры и влажности воздуха, поступающего в камеру сгорания, на состав продуктов сгорания, причем установка проста в изготовлении, дешевая, надежная в работе и эффективная.
Известна лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха, содержащая опытный участок, выполненный в виде стеклянной трубки, установленной вертикально в кювете, заполненной водой со льдом, причем стеклянная трубка имеет два сужения, а ее выходной патрубок также выполнен суженным и размещен в отверстии днища кюветы, а также содержит реторту, установленную на электронагревателе для получения пара для увлажнения воздуха перед поступлением в опытный участок (Патент РФ №2243025 С2, дата приоритета 06.02.2003, дата публикации 27.12.2004, авторы: Енютина Т.А. и др., RU).
Недостатком известной лабораторной установки является ограниченная область использования, касающаяся дисциплин «Техническая термодинамика» и «Теплотехника», а также отсутствие устройства для регулирования расхода потока воздуха, необходимого для расширения сферы исследуемых процессов.
В качестве прототипа принята лабораторная установка по термодинамике, содержащая теплоизолированный корпус в виде вертикально установленной трубы, в которой смонтированы электронагреватель и увлажнитель, за нагревателем и увлажнителем установлены смесители потока, а в выходном сечении корпуса установлен клапан, предназначенный для измерения расхода потока, установка также содержит сосуды для воды, соединенные с увлажнителем, автотрансформатор и ваттметр, соединенные с электронагревателем (Патент РФ №2126175 С1, дата приоритета 18.12.1996, дата публикации 10.02.1999, авторы: Енютина Т.А. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: низкая эффективность и ограниченная область использования, касающаяся дисциплины «Техническая термодинамика», обусловленные отсутствием устройства для регулирования расхода потока воздуха, необходимого для расширения сферы исследуемых процессов, в частности, для исследования влияния расхода, температуры и влажности воздуха, поступающего в камеру сгорания для сжигания твердого топлива, на состав продуктов сгорания.
Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание лабораторной установки, позволяющей исследовать влияние расхода потока, температуры и влажности воздуха, поступающего в камеру сгорания, на состав продуктов сгорания, причем, установка должна быть простой в изготовлении и обслуживании при проведении учебных занятий, дешевой и эффективной.
Для решения технической проблемы предложена лабораторная установка, содержащая теплоизолированный вертикально установленный трубчатый корпус, в котором смонтированы электронагреватель и увлажнитель, над каждым из которых расположены смесители потока и установлены термопары для контроля температуры потока воздуха, причем к электронагревателю подключены автотрансформатор и ваттметр для регулирования и измерения мощности, а увлажнитель соединен с емкостью для воды с краном и емкостью для сбора воды. Новым является то, что лабораторная установка дополнительно содержит камеру сгорания с тиглем для навески твердого топлива, снабженную наружной теплоизоляцией, входным и выходным патрубками, и соединенную с упомянутым трубчатым корпусом с помощью муфтового соединения с уплотнителем, при этом трубчатый корпус выполнен в виде стеклянной трубки с двумя сужениями, являющимися смесителями потока, расположенными над электронагревателем и над увлажнителем, и с изогнутым выходным участком, соединенным с входным патрубком камеры сгорания, кроме того, корпус дополнительно содержит во входном патрубке клапан для регулирования расхода потока воздуха, поступающего в установку, а в выходном патрубке камеры сгорания установлена термопара для измерения температуры уходящих газов.
Согласно изобретению, входной патрубок и тигель камеры сгорания установлены с наклоном по отношению к вертикально установленному трубчатому корпусу, при этом поверхность тигля образована из поперечных к направлению потока газов желобов, имеющих форму, близкую к параболическому цилиндру, и ограниченных с обеих сторон боковыми стенками.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично показан общий вид лабораторной установки с предпочтительным наклоненным расположением тигля и входного патрубка камеры сгорания.
Основными элементами заявляемой лабораторной установки являются вертикально установленный корпус 1 и камера сгорания 2.
Вертикально установленный корпус 1 выполнен в виде стеклянной трубки круглого сечения с входным патрубком 3. Во входном патрубке 3 корпуса 1 смонтирован клапан 4 для регулирования расхода потока воздуха, поступающего в установку. По оси корпуса установлен электронагреватель 5, представляющий собой стержень из изоляционного материала, на который намотана нихромовая проволока. Мощность электронагревателя регулируется автотрансформатором 6 и измеряется ваттметром 7. Температура воздуха в поперечном сечении потока различна - более низкая у стенки трубки и более высокая в центре потока. Поэтому перед измерением температуры слои воздуха необходимо перемешивать. Для этой цели в корпусе 1 выполнены два сужения 8, играющие роль смесителей потока, один из которых расположен за электронагревателем 5 по направлению потока. Выше установлен увлажнитель 9, выполненный в виде рамки, обтянутой хлопчатобумажной тканью. Вода поступает из сосуда 10 по гибкой трубке, расход воды регулируется краном 11. Избыток влаги стекает в емкость сбора воды 12. За увлажнителем расположено второе сужение 8. На внешней поверхности корпуса установлена тепловая изоляция 13, чтобы предотвратить потери теплоты в окружающую среду и повысить точность измерения температуры. Для определения температуры воздуха после электронагревателя 5 и после увлажнителя 9 служат термопары I и II. Обе термопары расположены за сужениями 8, играющими роль смесителей потока. Нагретый и затем увлажненный воздух поступает в камеру сгорания 2.
Камера сгорания 2 имеет форму прямоугольного параллелепипеда с двумя круглыми патрубками: входным 14 и выходным 15. Камера сгорания 2 выполнена из металла и имеет загрузочное окно 16, через которое в камеру сгорания 2 помещается тигель 17 с навеской твердого топлива. Выходной участок вертикального корпуса 1 и входной патрубок 14 камеры сгорания 2 соединяются с помощью простого муфтового соединения 18 с использованием уплотнителя типа фторопласта-4. Тигель 17 установлен в камере с положительным наклоном к оси корпуса 1, а его поверхность выполнена в виде поперечных к направлению потока газов желобов, имеющих форму, близкую к параболическому цилиндру, и ограниченных с обеих сторон боковыми стенками. Выполнение и установка тигля с наклоном позволяет увеличить поверхность горения топлива и дополнительно создать самотягу в газовом тракте. Выходной патрубок 15 камеры сгорания служит одновременно смесителем потока для уходящих газов, и в нем установлена термопара III для измерения температуры потока. Из объема проходящих через выходной патрубок 15 продуктов сгорания производится отбор проб для анализа состава уходящих газов с помощью измерительного прибора, например, хроматографа. Кроме того, при наличии в лаборатории электронного анемометра можно определять температуру и скорость выходящего потока, а, следовательно, и массовый расход потока газов. Все термопары подсоединяются к потенциометру.
Лабораторная установка работает следующим образом. Открывают кран 11, и вода из сосуда 10 поступает в верхнюю часть рамки, увлажняя ткань. Излишки влаги стекают по гибким трубкам в емкость 12. Затем включают электронагреватель 5 и с помощью автотрансформатора 6 устанавливают небольшую величину мощности, контролируя ее с помощью ваттметра 7. Нагревающиеся слои воздуха перемещаются вверх за счет свободной конвекции, проходя через смеситель 8. Требуемое значение температуры нагретого воздуха достигается с помощью автотрансформатора 6, величину мощности которого показывает ваттметр 7, и контролируется термопарой I. На температуру потока оказывает влияние и расход воздуха, который можно изменять с помощью клапана 4 для регулирования расхода воздуха, поступающего в установку. Далее нагретый поток обтекает ткань увлажнителя 9 и проходит через смеситель 8. Температура увлажненного воздуха определяется с помощью термопары II. Из вертикального корпуса 1 поток направляется в камеру сгорания 2 для поддержания процесса горения топлива. После того, как температура увлажненного воздуха достигнет практически постоянного значения, открывают загрузочное окно 16, и в камеру сгорания 2 устанавливают тигель 17 с навеской твердого топлива, причем топливо предварительно разжигают. Затем закрывают загрузочное окно 16 и проводят необходимые измерения. Температура уходящих газов измеряется с помощью термопары III. Из объема выходящих из патрубка 15 продуктов сгорания производится отбор проб для анализа состава уходящих газов с помощью измерительного прибора, например, хроматографа. Затем поток газов удаляется в вытяжку.
Преимущества лабораторной установки: 1) расход воздуха, поступающего в установку, легко регулируется клапаном; 2) значение температуры воздуха после электронагревателя можно изменять с помощью лабораторного автотрансформатора; 3) влажность воздуха, поступающего в камеру сгорания, регулируется изменением расхода воды на увлажнитель; 4) процесс увлажнения воздуха можно исключить при проведении опытов; 5) возможно исследование любого вида твердого топлива.
При этом лабораторная установка характеризуется простотой конструктивного исполнения, обслуживания и ремонта, быстрым выходом на режим и сменой режима. Поток воздуха движется за счет свободной конвекции, поэтому не требуется применение вентилятора. Смесители потока позволяют повысить точность измерения температуры. Для этой же цели служит и тепловая изоляция. Расход потока воздуха, протекающего через установку, можно изменять с помощью клапана, установленного во входном патрубке вертикального корпуса.
Таким образом, лабораторная установка позволяет выявить влияние расхода, температуры и влажности воздуха, поступающего в камеру сгорания, на состав продуктов сгорания топлива при минимальных затратах и с высокой эффективностью.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении эффективности лабораторной установки и расширении сферы исследуемых процессов.
Claims (2)
1. Лабораторная установка, содержащая теплоизолированный вертикально установленный трубчатый корпус, в котором смонтированы электронагреватель и увлажнитель, над каждым из которых расположены смесители потока и установлены термопары для контроля температуры потока воздуха, причем к электронагревателю подключены автотрансформатор и ваттметр для регулирования и измерения мощности, а увлажнитель соединен с емкостью для воды с краном и емкостью для сбора воды, отличающаяся тем, что дополнительно содержит камеру сгорания с тиглем для навески твердого топлива, снабженную наружной теплоизоляцией, входным и выходным патрубками, и соединенную с упомянутым трубчатым корпусом с помощью муфтового соединения с уплотнителем, при этом трубчатый корпус выполнен в виде стеклянной трубки с двумя сужениями, являющимися смесителями потока, расположенными над электронагревателем и над увлажнителем, и с изогнутым выходным участком, соединенным с входным патрубком камеры сгорания, кроме того, корпус дополнительно содержит во входном патрубке клапан для регулирования расхода потока воздуха, поступающего в установку, а в выходном патрубке камеры сгорания установлена термопара для измерения температуры уходящих газов.
2. Лабораторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что входной патрубок и тигель камеры сгорания установлены с наклоном по отношению к вертикально установленному трубчатому корпусу, при этом поверхность тигля образована из поперечных к направлению потока газов желобов, имеющих форму, близкую к параболическому цилиндру, и ограниченных с обеих сторон боковыми стенками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128639A RU2687226C1 (ru) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Лабораторная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018128639A RU2687226C1 (ru) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Лабораторная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687226C1 true RU2687226C1 (ru) | 2019-05-07 |
Family
ID=66430661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018128639A RU2687226C1 (ru) | 2018-08-03 | 2018-08-03 | Лабораторная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687226C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807423C1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-11-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Лабораторная установка для моделирования процесса формирования кумулятивной струи |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982002594A1 (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-05 | Tykesson Bengt | An apparatus for simulating energy recovery |
SU1417031A1 (ru) * | 1987-01-26 | 1988-08-15 | Красноярский Политехнический Институт | Учебный лабораторный стенд по термодинамике |
RU2126175C1 (ru) * | 1996-12-18 | 1999-02-10 | Енютина Тамара Афанасьевна | Лабораторная установка по термодинамике |
RU2202107C2 (ru) * | 2001-06-04 | 2003-04-10 | Красноярская государственная архитектурно-строительная академия | Лабораторная установка по термодинамике |
RU2300811C1 (ru) * | 2005-10-28 | 2007-06-10 | Красноярская государственная архитектурно-строительная академия (КрасГАСА) | Лабораторная установка для проведения учебных занятий по термодинамике |
RU2489754C1 (ru) * | 2012-05-23 | 2013-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Лабораторная установка по термодинамике |
CN103456210A (zh) * | 2013-08-26 | 2013-12-18 | 广东工业大学 | 一种提高燃烧热实验的点火成功率的实验装置 |
-
2018
- 2018-08-03 RU RU2018128639A patent/RU2687226C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982002594A1 (en) * | 1981-01-27 | 1982-08-05 | Tykesson Bengt | An apparatus for simulating energy recovery |
SU1417031A1 (ru) * | 1987-01-26 | 1988-08-15 | Красноярский Политехнический Институт | Учебный лабораторный стенд по термодинамике |
RU2126175C1 (ru) * | 1996-12-18 | 1999-02-10 | Енютина Тамара Афанасьевна | Лабораторная установка по термодинамике |
RU2202107C2 (ru) * | 2001-06-04 | 2003-04-10 | Красноярская государственная архитектурно-строительная академия | Лабораторная установка по термодинамике |
RU2300811C1 (ru) * | 2005-10-28 | 2007-06-10 | Красноярская государственная архитектурно-строительная академия (КрасГАСА) | Лабораторная установка для проведения учебных занятий по термодинамике |
RU2489754C1 (ru) * | 2012-05-23 | 2013-08-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Лабораторная установка по термодинамике |
CN103456210A (zh) * | 2013-08-26 | 2013-12-18 | 广东工业大学 | 一种提高燃烧热实验的点火成功率的实验装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807423C1 (ru) * | 2023-06-27 | 2023-11-14 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Лабораторная установка для моделирования процесса формирования кумулятивной струи |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106124357B (zh) | 一种自动取样的多功能煤样升温氧化规律测试平台 | |
CN105954184B (zh) | 一种实现多因素定量调控的烟气低温腐蚀实验装置和实验方法 | |
US20120144911A1 (en) | Wind tunnel for studying vaporization of liquids | |
CN104034625B (zh) | 一维热湿传递特性参数测量试验台 | |
CN102353763A (zh) | 一种测试煤炭自燃发火期小型模拟装置 | |
CN206235585U (zh) | 一种煤样升温氧化测试装置 | |
CN113884418A (zh) | 安全壳内气溶胶在微通道滞留的实验研究系统及方法 | |
CN207528674U (zh) | 一种实现多因素定量调控的烟气酸露点实验装置 | |
CN114137024A (zh) | 变温度和变湿度条件下可燃流体燃爆特性测试系统和方法 | |
CN104236842A (zh) | 用于坡度可调隧道火灾风洞实验装置的送风系统 | |
RU2687226C1 (ru) | Лабораторная установка | |
CN104048908B (zh) | 一种传热设备性能实验装置 | |
CN113607295A (zh) | 一种低温空气温湿度测量及计算方法 | |
CN112557240A (zh) | 一种烟气湿度测试仪校准装置和方法 | |
CN113587976B (zh) | 一种宽温域空气温湿度取样测量装置 | |
CN110865662A (zh) | 一种多组分气体模拟混合系统 | |
CN106018055A (zh) | 一种保护气体干燥箱 | |
RU2300811C1 (ru) | Лабораторная установка для проведения учебных занятий по термодинамике | |
CN112881465B (zh) | 一种多初始态燃料瞬态反应流场参数测试系统 | |
RU64413U1 (ru) | Лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха | |
CN108931555A (zh) | 一种实现多因素定量控制的烟气酸露点实验装置和实验方法 | |
CN204202845U (zh) | 用于坡度可调隧道火灾风洞实验装置的送风系统 | |
CN207946257U (zh) | 一种烟气在线分析仪取样装置 | |
CN106769975A (zh) | 同位素光谱分析系统的温控装置 | |
RU174688U1 (ru) | Установка для определения пожарной опасности конденсированных материалов при их термическом разложении |