RU2687226C1 - Лабораторная установка - Google Patents

Лабораторная установка Download PDF

Info

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
Application number
RU2018128639A
Other languages
English (en)
Inventor
Тамара Афанасьевна Енютина
Татьяна Анатольевна Кулагина
Светлана Георгиевна Марченкова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2018128639A priority Critical patent/RU2687226C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2687226C1 publication Critical patent/RU2687226C1/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B23/00Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
    • G09B23/06Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics
    • G09B23/16Models 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.
RU2018128639A 2018-08-03 2018-08-03 Лабораторная установка RU2687226C1 (ru)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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