SU757949A1

SU757949A1 - Устройство для измерения коэффициента теплопроводности жидкостей

Info

Publication number: SU757949A1
Application number: SU782631779A
Authority: SU
Inventors: Viktor D Morozkov
Original assignee: Vg N I P K I Vnipienergoprom
Priority date: 1978-06-21
Filing date: 1978-06-21
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к области теплотехники и, в частности, к технике измерения температур и подсчету коэффициента теплопроводности жидкости и может найти применение в энер- 5 гетической, химической и нефтяной промышленности.

Известны устройства для измерения коэффициента теплопроводности, выполненные в виде двух коаксиально Ю расположенных цилиндров, которые помещены в автоклаве [1] . Основной нагреватель расположен во внутреннем цилиндре. Устройство имеет систему термопар, расположенных на разных 15 уровнях.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения коэффициента теплопроводности .

жидкости за счет отсутствия компен- 2С сации тепловых потерь на торцах цилиндров .

Ближайшим техническим решением является устройство для измерения коэффициента теплопроводности [2], сое- 25 тоящее иэ двух коаксиально расположенных цилиндров, с нагревателем и проходящим по оси внутреннего цилиндра, двух компенсационных нагревателей, расположенных по торцам внутрен-30

него цилиндра и системы термопар, расположенных по центру в двух цилиндрах. Для заполнения зазора между цилиндрами в нем создается разряжение, затем исследуемое вещество - водяной пар заполняет зазор между цилиндрами.

Недостатком этого устройства является то, что нет протока исследуемого

вещества, что приводит к неточности измерений. Кроме того, в этом устройстве только один внутренний цилиндр подвергается резгрузочному давлению исследуемой жидкости, что может вызвать деформацию наружного цилиндра.

Целью настоящего изобретения является повышение точности и надежности измерений коэффициента теплопроводности жидкостей при высоких давлениях.

Эта цель достигается тем, что на торцах внутреннего цилиндра жестко закреплены цилиндрические головки, снабженные дополнительно по окружности компенсационными нагревателями, а наружный цилиндр выполнен с обоих торцов с внутренними уступами, в которые вставлены крышки, образующие с головками внутреннего цилиндра теплоизолированные полости, соединенные между собой продольными каналами.

3

757949

4

Предлагаемое устройство представлено на чертеже, схематически дан общий вид устройства.

Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с внешними.и внутренними уступами, первые из которых предназначены для крепления его в объеме с термостатной жидкостью, а вторые устанавливаются в крышки 2 с уплотнительными фланцами 3 и медными прокладками 4. Внутри цилиндра 1 коаксиально р ним помещен цилиндр 5, имеющий на обоих концах цилиндрические головкиверхнюю 6, снабженную компенсационными нагревателями 7 и нижнюю .8, снабженную компенсационными нагревателями 9. Между головкой 8 и цилиндром 5 запрессовано стопорное кольцо 10, фиксирующее зазор 11 между цилиндрами 1 и 5 .

Для герметизации головок 6 и 8 предусмотрены уплотнения 12 и медные прокладки 13, а полость 14, находящаяся между головками 6 и 8 и крышками 2, теплоизолирована и заполнена инертным газом. Внутри цилиндра 5 проходит нагреватель 15, выполненный в виде фарфоровой соломки диаметром 1-2 мм с двумя каналами, по которым протянута нихромовая проволока диаметром 0,1-0,15 мм и к концам которой припаяно по два медных провода для подключения к измерительному прибору, а сам нагреватель 15 подключен к источнику питания.

Внутри цилиндров 1 и 5 в одной плоскости и под углом 120° между собой расположены соответственно термопары 16 и 17, а на внутренних уступах цилиндра 1 также в одной плоскости и под углом 120°между собой расположены термопары 18 и 19. Для создания неразрывности потока жидкости, которая должна циркулировать в прямом и обратном направлениях, в корпусе 1 предусмотрены входной 20 и выходной 21 патрубки, а для вывода концов термопар и нагревателей в корпусе 1 выполнены вертикальные каналы 22, соединяющие полости 14 и сообщающиеся с патрубком 23, через который выводы отводятся для подключения к приборам.

Работает устройство следующим образом.

Устройство в вертикальном положении помещается в термостат с жидкостью. Исследуемая жидкость по патрубку 20 подается в зазор 11, заполняет его, а излишки жидкости выливаются по патрубку 21. Для получения сплошного слоя жидкости создается неразрывность потока жидкости, которая циркулирует в прямом и обратном направлениях. При этом температура термостатной жидкости поддерживается постоянной с точностью +0,05°С. При установившемся стационарном тепловом режиме, когда температура устройства уравнивается с температурой термостатной жидкости, включается главный нагреватель 15, мощность которого задается источником питания постоянного тока (например, преобразователь П-136). Тепловой поток выделенный нагревателем· 15 внутри горячего цилиндра 5 передается через слой исследуемой жидкости к холодному-наружному цилиндру 1, а затем воспринимается термостатной жидкостью, а часть теплового потока жидкости (5-6%) теряется по торцам цилиндра 5. Компенсаций осевых и радиальных тепловых потерь в .торцах цилиндра 5 происходит за счет компенсационных нагревателей 7 и 9, мощность которых в процессе испытаний изменяется от нуля до максимального расчетного значения. Мощность компенсационных нагревателей подбирается таким образом, чтобы разность температур между поверхностью цилиндра 5 и поверхностью торцов цилиндра 1 равнялась нулю, т.е. осевые и радиальные тепловые потери равнялись нулю, а следовательно, тепло выделяемое нагревателем 15 полностью передается через вертикальный слой жидкости к цилиндру 1, а затем термостатной жидкости. Замер температур и градиентов температур в разных точках устройства осуществляется с помощью термопар и дифтермопар (дифферен циальные термопары).

При этом измеряется падение напряжения и рассчитывается сила тока при помощи специальных измерительных приборов (потенциометр Р=ЗО8), а затем вычисляется тепловой поток, выделяемый нагревателем 15.

А - теплопроводность для цилиндрического слоя вычисляется по формуле :

где О - мощность, выделяемая нагревателем 15,

I - длина цилиндрического слоя 11, 8, - внешний диаметр внутреннего

цилиндра 5,

8^- внутренний диаметр внешнего цилиндра 1,

41 - разность температур между

внешней поверхностью внутреннего цилиндра 5 и внутренней поверхностью внешнего цилиндра 1.

Если материал, из которого изготовлены цилиндры, имеет теплопроводность отличающуюся от теплопроводности исследуемой жидкости, то необходимо в формулу по вычислению теплопроводности внести поправки, учитывающие искажение температурных полей.

Для предотвращения конвекции жидкости в вертикальном цилиндрическом

слое 11 нагревателем 15 задается мощность обеспечивающая небольшие раз5

757949

6

ности температур (1-3°С) между двумя коаксиально расположенными цилиндрами 1 и 5 .

Применение устройства позволяет сократить время проведения эксперимента и снизить стоимость экспериментальной установки из-за неиспользования дорогостоящего оборудования.

Claims

Формула изобретения

1. Устройство для измерения коэффициента теплопроводности жидкостей, включает два коаксиально расположенных цилиндра, внутренний из которых снабжен нагревателем, системой термопар и компенсационных нагревателей, расположенных в торцах по оси внутреннего цилиндра, отличающееся тем, что, с целью повьаиения точности и надежности измерений, на

торцах внутреннего цилиндра жестко Закреплены цилиндрические головки, снабженные дополнительно по окружности компенсационными нагревателями, а наружный цилиндр выполнен с обоих тор

5 цов с внутренними уступами, в которые вставлены крышки, образующие с головками внутреннего цилиндра теплоизолированные полости, соединенные между собой продольными каналами.

<л 2. Устройство поп.1, отличающееся тем, что. корпус снабжен входным и выходным патрубками для создания протока исследуемой жидкости .