SU830354A1 - Жидкостной термостат дл установкиизМЕРЕНи КОэффициЕНТА ТЕплОпРОВОд-НОСТи жидКОСТи - Google Patents

Description

Изобретение относится к теплотех нике, в частности к технике измерения температур и подсчету коэффициента теплопроводности жидкостей,’ и может быть использовано в энергетической, химической и нефтяной промышленности.

Известен жидкостной термостат, являющийся элементом экспериментальной установки для измерения теплопроводности шестифтористой серы при высоких давлениях, который представляет собой вертикальный теплоизолированный цилиндрический корпус, закрытый крышко^ и заполненный термостатной жидкостью, температура которой поддерживается с точностью + 0,20°С. Перед началом опыта автоклав с измерительной ячейкой размещается внутри корпуса и закрепляется на крышке корпуса. Внутри корпуса расположен также змеевик, по которому циркулирует нагревающая или охлаждающая жидкость. На крышке корпуса жестко закреплена погруженная в термостатную жидкость мел ал к а с приводом [13 .

Однако в таком термостате не обеспечивается достаточно интенсивное перемешивание термостатной жидкости в создание равномерного распределения температур по всему объекту жидкости вследствие смещенного расположения _ мешалки, что влияет на точность из5 мерений.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является жидкостный термостат экспериментальной установки для измерения электропровод1θ ности растворов электролитов, который содержит вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, на которой установлена мешалка с приводом, коаксиально расположенный внутри корпу15 са кожух, выполненный в виде опрокинутого стакана с центральным отверстием в его основании, и нагреватели, один из которых расположен внутри корпуса, а другой - снаружи. В дни20 те корпуса имеется центральное отверстие для ввода внутрь кожуха верхней части автоклава с помещенной в него измерительной ячейкой. Термостат заполнен термостатной жидкостью, 25 температура которой измеряется погруженной в нее термопарой и расположенным вне термостата измерительным прибором, выход которого подключен к системе автоматического регу30 лирования температуры[2j.

Недостатком данноги устройства является невысокое качество термостатирования, связанное с образованием центров конвекции, в узком цилиндрическом слое исследуемой жидкости вследствие вибраций, возникающих при . жестком креплении мешалки с приводом ^э к крышке корпуса, отклонения от вертикального положения размещаемого в термостате автоклава с измерительной ячейкой, из-за отсутствия элементов для установки термостата в строго вертикальное положение, отсутствия, компенсации электрических полей, возникающих из-за соленоидного расположения витков нагревателей.

Цель изобретения - повышение ка- 15 чества термостатирования и надежности.

Поставленная цель достигается тем, что жидкостной термостат для установки измерения коэффициента теплопровод-20 ности жидкости, содержащий заполненный термостатирующей жидкостью цилиндрический корпус, с крышкой, коаксиально расположенный в нем стакан, мешалку с приводом, нагреватели, один ос из которых размещен на цилиндрическом корпусе, а другой - в полости между цилиндрическим корпусом и стаканом, термопары, установленные в стакане, и сосуд с испытуемой жидкостью, он содержит установленную соосно цилинд- ’θ рическому корпусу фигурную втулку с тремя фланцами, на первом из которых закреплен сосуд с испытуемой жидкостью, второй фланец является дном корпуса, а третий фланец кинематически ’5 связан с опорной плитой. При этом нагреватели выполнены в виде бифилярно намотанных цилиндрических спиралей, а мешалка выполнена трехзаход ной. Кроме того, устройство 40 содержит компенсатор волновых коле¹баний жидкости, выполненной в виде соединенного со стаканом посредством разъемного соединения диска с центральным отверстием, на верхней и нижней поверхностях которого радиально установлены сдвинутые на угол 120° вертикальные лопатки, причем лопатки, расположенные на нижней поверхности диска, размещены в прорезях, , выполненных в основании стакана.

На фиг. 1 дан жидкостной термостат, общий вид, разрез; на фиг. 2 - жидкостной термостат с компенсатором волновых колебаний; на фиг. 3 - компенсатор волновых колебаний.

Термостат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с крышкой 2 и коаксиально размещенный в нем стакан 3 с центральным отверстием 4 в основании 5. К последнему жестко прикреплены три выступающие за его периферию пластины б, расположенные под углом 120⁹ друг к другу.

В верхней части цилиндрического корпуса 1 на двух разных уровнях по три в каждом жестко прикреплены консоли 7 с крепежным приспособлением для закрепления на верхнем уровне крышки 2. Цилиндрический корпус 1 снабжен установленной соосно с ним фигурной втулкой 8 с тремя фланцами 9-11.Верхний фланец 9 служит для закрепления подачи испытуемой жидкости, помещенной в термостат перед началом опыта и закрепляемой на фланце 9 с помощью болтов. Второй фланец 10 по периферии жестко прикреплен к цилиндрическому корпусу 1 и служит собственно дном корпуса 1. Третий фланец 11 кинематически связан с опорной плитой 13. С этой целью на третьем фланце 11 жестко прикреплены три шарообразные опоры 14, расположенные под углом 120°и размещенные в установочных стаканах 15, снабженных резьбой, которые установлены в соответствующих резьбовых отверстиях 16 опорной плиты 13. Такое соединение обеспечивает поступательное перемещение термостата по вертикали с целью установки его перед работой в строго вертикальное положение. Внутри фигурной втулки 7 размещен с зазором патрубок 17 сосуда 12 с испытуемой жидкостью, служащий для вывода проводов из последней. Зазор между внутренней поверхностью втулки 8 и патрубком 17 снизу закрыт уплотнительным приспособлением, включающим фланец 18 и медную прокладку 19, расположенную в кольцевой выточке,выполненной во фланце 11.Во втором фланце 10 выполнено смещенное относительно его оси отверстие 20, соединенное с патрубком 21, жестко прикрепленным снизу к фланцу 10 и предназначенным для слива термоной жидкости.. В крышке 2 выполнено отверстие 22, соосное с отверстием 4 стакана 2. Через отверстие 2, установлена цилиндрическая мешалка 23, которая соединена соединительной муфтой 24 с приводом 25. Вал мешалки 23 установлен в подшипнике (на чертеже не показан), который охлаждается при помощи холодильника 26. Привод 25 и холодильник 26 жестко прикреплены к подвижной вертикальной опоре, смонтированной вне корпуса 1 термостата. Снаружи цилиндрического корпуса 1 размещен нагреватель 27 в виде бифилярно намотанных на него цилиндрических спиралей, соединенных после55 довательно. Между корпусом 1 и стаканом 3 размещен второй нагреватель 28, выполненный также в виде бифилярно намотанных спиралей, соединенных последовательно. Концы нагревателя 28 60 через изоляцию в крышке выведены наружу. Мощности нагревателей 27 и 28 могут изменяться от 0 до их расчетных максимальных значений. В стакане 3 установлены три термопары 29, спаи которых размещены на уровне централь5 ной части сосуда 12 с испытуемой жидкостью. Концы термопар 29 подключены через блок холодных спаев, размещенных в сосуде Дьюара, к системе автоматического регулирования температуры (на чертеже не показана). Через , крышку 2 и основание стакана 3 выведены трубки 30-32 ^х с вентилями, которые служат для заполнения сосуда 12. Компенсатор коллектора волновых колебаний жидкости (фиг.2 и 3) выполнен в виде соединенного со стаканом 3 посредством винтов 33 диска 34 с центральным отверстием 35. На верхней и нижней поверхности диска 34 радиально установлены сдвинутые на 120° вертикальные лопатки 36 и 37, 15 причем лопатки 37 размещены в прорезях 38, выполненных в основании стакана 3. Диаметр диска 34 не превышает диаметра основания стакана 3, а диаметр центрального отверстия 35 20 диска 34 больше диаметра соосного с ним отверстия 4 стакана 3. Лопатки 36 и 37 выполнены в виде прямо угольных пластин, каждая из которых имеет высоту в 1,5-2 раза меньше длины, которая составляет 0,6-0,7 радиуса основания стакана 3.

Компенсатор волновых колебаний термостатной жидкости позволяет ликвидировать волновые колебания термо- . статной жидкости, возникающие при интенсивном перемешивании последней.

Термостат работает следующим образом. . . ·

В начале на фланце 9 размещается ^5 и закрепляется сосуд 12 с испытуемой жидкостью, затем устанавливается стакан 3 и крышка 2. Термостат заполняется термостатирующей жидкостью и устанавливается в строго вертикаль- 40 ное положение с помощью элементов 11-15 и уровномера. Затем через отверстия 22 и 4 внутрь стакана 3 вводится мешалка 23 и центрируется относительно отверстия 4 с помощью подвижной вертикальной опоры.. Исследуемая жидкость подается в сосуд 12 по трубке 30. Для получения сплошного слоя жидкости создается неразрывность потока жидкости за счет непрерывной циркуляции ее в прямом ^э и обратном направлении. Температура жидкости в термостате поддерживается с точностью -0,02°С.при помощи нагревателей 27 й 28 и сисТе№ автоматического регулирования темпа- 55 ратуры. При установившемся стационарном тепловом режиме, когда температура в сосуде 12 уравнивается с температурой’ термостатирукщей жидкости, производят измерения пара- 40 метров, необходимых для расчета коэффициента теплопроводности.

Обеспечение вертикального положения термостата, достигаемое в предложенной конструкции путем снабжения ёгг>.

индивидуальной опорой с установочными элементами, компенсация воздействия электрических полей путем выполнения нагревателей в виде бифилярно намотанных спиралей, устранение вибраций путем размещения опоры мешалки вне корпуса термостата устраняет возможность возникновения конвекции в узком цилиндрическом слое исследуемой жидкости в ячейке, что повышает качество термостатирования, и следовательно, точность измерений коэффициента теплопроводности жидкости.

Кроме того, возможность индивидуального крепления мешалки с приводом позволяет использовать в предлагаемом термостате высокопроизводительную трехзаходную мешалку, что также повышает качество термостатирования за счет более равномерного распределения температур по объему термостатируквдей жидкости при ее более интенсивном перемешивании.

Claims (2)

1. (54) ЖИДКОСТНОЙ ТЕРМОСТАТ ДЛЯ УСТАНОВКИ ИЗ 5ЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОЮДНОСТИ ЖИДКОСТИ Недостатком данного устройства  вл етс  невысокое качество термостатировани , св занное с образовани ем центров конвекции, в узком цилинд рическом слое исследуемой жидкости вследствие вибраций, возникаккдих при жестком креплений мзиалки с приводом к крышке корпуса, отклонени  от вертикального положени  размещаемого в термостате автоклава с измерительной  чейкой, из-за отсутстви  элемен тов дл  установки термостата в строг вертикальное положение, отсутстви , компенсации электрических полей, возникающих из-за соленоидного расп ложени  витков нагревателей. Цель изобретени  - повышение качестна термостатировани  и надежности . Поставленна  цель достигаетс  тем что жидкостной термостат дл  установ ки измерени  коэффициента теплопрово ности жидкости, содержашйй заполненный термостатирующей жидкостью ци линдрический корпус, с крышкой, коаксиально расположенный в нем стакан мешалку с приводом, нагреватели, оди из которых размещен на цилиндрическо корпусе, а другой - в полости между цилиндрическим корпусом и стаканом, термопары, установленные в стакане, и сосуд с испытуемой жидкостью, он содержит установленную соосно цилинд ричеекому корпусу фигурную втулку с трем  фланцами, на первом из которых закреплен сосуд с испытуемой жидкостью , второй фланец  вл етс  дном кор пуса, а третий фланец кинематически св зан с опорной плитой. При этом нагреватели выполнены в виде бифил р но намотанных цилиндрических спиралей , а маналка выполнена трехзаходной . Кроме того, устройство содержит компенсатор волновых колебаний жидкости, выполненной в виде соединенного со стаканом посредством разъемного соединени  диска с центральным отверстием, на верхней и ниж ней поверхност х которого радиально установлены сдвинутые на угол 120 вертикальные лопатки, причем лопатки , расположенные на нижней поверхности диска, размещены в прорез х выполненных в основании стакана. На фиг. 1 дан жидкостной термост общий вид, разрез; на фиг. 2 - жидкостной термостат с компенсатором волновых колебаний; на фиг. 3 - ком пенсатор волновых колебаний. Термостат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с кс лакой и коаксисшьно размещенный в нем ста кан 3 с центральным отверстием 4 в основании 5. К последивь жестко прикреплены три выступающие за его периферию пластины б, расположенные под углом 120® друг к другу, В верхней части цилиндрического корпуса 1 на двух разных уровн х о три в каждом жестко прикреплены онсоли 7 с крепежным приспособлением дл  закреплени  на верхнем ровне крышки 2. Цилиндрический корпус 1 снабжен установленной соосно с ним фигурной втулкой 8 с трем  фланцами 9-11.Верхний фланец 9 служит дл  закреплени  подачи испытуемой жидкости , помещенной в те змостат перед началом опыта и закрепл емой на фланце 9 с помощью болтов. Второй фланец 10 по периферии жестко прикреплен к цилиндрическому корпусу 1 и служит собственно дном корпуса 1. Третий фланец 11 кинематически св зан с опорной плитой 13. С этой целью на третьем фланце 11 жестко прикреплены три шарообразные опоры 14, расположенные под углом 120°и размещенные в установочных стаканах 15, снабженных резьбой, которые установлены в соответствующих резьбовых отверсти х 16 опорной плиты 13. Такое соединение обеспечивает поступательное перемещение термостата по вертикали с целью установки его перед работой в строго вертикальное положение. Внутри фигурной втулки 7 размещен с зазором патрубок 17 сосуда 12 с испытуемой жидкостью, служащий дл  вывода проводов из последней. Зазор между внутренней поверхностью втулки 8 и патрубком 17 снизу закрыт уплотнительным приспособлением, включающим фланец 18 и медную прокладку 19, расположенную в кольцевой выточке,выполненной во фланце 11.Во втором фланце 10 выполнено смещенное относительно его оси отверстие 20, соединенное с патрубком 21, жестко прикрепленным снизу к фланцу 10 и предназначенным дл  слива термоной жидкости.. В крышке 2 выполнено отверстие 22, соосное с отверстием 4 стакана 2. Через отверстие 2, установлена цилиндрическа  мешалка 23, котора  соединена соединительной муфтой 24 с приводом 25, Вал мешалки 23 установлен в подшипнике (на чертеже не показан), который охлаждаетс  при помощи холодильника 26. Привод 25 и холодильник 26 жестко прикреплены к подвижной вертиксшьной опоре, смонтированной вне корпуса 1 термостата. Снаружи цилиндрического корпуса 1 размещен нагреватель 27 в виде бифил рно намотанных на него цилиндрических спиралей, соединенных последовательно . Между корпусом 1 и стаканом 3 размещен второй нагреватель 26, выполненный также в виде бифил рно намотанных спиралей, соединенных последовательно. Концы нагревател  28 через изол цию в крышке выведены наружу . Мощности нагревателей 27 и 28 могут измен тьс  от О до их расчетных максимальных значений. В стакане 3 установлены три термопары 29, спаи которых размещены на уровне центральной части сосуда 12 с испытуемой жи костью. Концы термопар 29 подключены через блок холодных спаев, размещен ных в сосуде Дырара, к системе авто матического регулировани  температу ры (на чертеже не показана). Через крышку 2 и основание стакана 3 выв дены трубки 30-32 с вентил ми, кот рые служат дл  заполнени  сосуда 1 Компенсатор коллектора волновых колебаний жидкости (фиг.2 и 3) выполней в виде соединенного со стаканом 3 посредством винтов 33 диска 3 с центральным отверстием 35. На вер ней и нижней поверхности диска 34 радиально установлены сдвинутые на 120 вертикальные лопатки 36 и 37, причем лопатки 37 размещены в прорез х 38, выполненных в основании стакана 3. Диаметр диска 34 не превышает диаметра основани  стакана 3, а диаметр центрального отверсти  35 диска 34 больше диаметра соосного с ним отверсти  4 стакана 3. Лопатки 36 и 37 выполнены в виде пр моугольных пластин, кажда  из которых имеет высоту в 1,5-2 раза меньше длины, котора  составл ет 0,6-0,7 ра диуса основани  стакана 3. Компенсатор волновых колебаний термостатной жидкости позвол ет ликв дировать волновые колебани  термостатной жидкости, возникающие при интенсивном перемешивании последней Термостат работает следуквдим оОразом .. , В начале на фланце 9 размещаетс  и закрепл етс  сосуд 12 с испытуемой жидкостью, затем устанавливаетс  стакан 3 и крышка 2. Термостат заполн етс  термостатИРУющей жидкостью и устанавливаетс  в строго вертикаль ное положение с помс цью элементов 11-15 и уровномера. Затем через отверсти  22 и 4 внутрь стакана 3 вводитс  мешалка 23 и центрируетс  относительно отверсти  4 с помсхцью подвижной вертикальной опоры.. Исследуема  жидкость подаетс  в сосуд 12 по трубке 30. Дл  получени  сплошного сло  жидкости создаетс  неразрывность потока жидкости за счет непрерывной циркул ции ее в пр мом и обратном направлении. Температура жидкости в термостате поддерживаетс  с точностью -0,02°С.при по ,мощи нагревателей 27 и 28 и автоматического регулировани  температуры . При установившемс  стационарном тепловом режиме, когда температура в сосуде 12 уравниваетс  с температурой термостатируквдей жидкости, производ т измерени  параметров , необходи1иых дл  расчета коэффициента теплопроводности. Обеспечение вертикального положени  термостата, достигаемое в предложенной конструкции путем снабжени  его. индивидуальной опорой с установочными элементами, компенсаци  воздействи  электрических полей путем выполнени  нагревателей в виде бифил рно намотанных спиралей, устранение вибраций путем размещени  опоры мешалки вне корпуса термостата устран ет возможность возникновени  конвекции в узком цилиндрическом слое исследуемой жидкости в  чейке, что повышает качество термостатировани ,и следовательно , точность измерений коэффициента теплопроводности жидкости. Кроме того, возможность индивидуального креплени  мешалки с приводом позвол ет использовать в предлагаемом термостате высокопроизводительную трехзаходную мешал(:у, что также повышает качество термостатировани  за счет более равномерного распределени  температур по объему термостатирующей жидкости при ее более интенсивном перемешивании. Формула изобретени  1.Жидкостной термостат дл  установки измерени  коэффициента теплопроводности жидкости, содержшций заполненный термостатирующей жидкостьй цилиндрический корпус с крышкой , коаксиально расположенный в нем стакан, мешалку с приводом, нагреватели , один из которых размещен на цилиндрическом корпусе, а другой в полости между цилиндрическим корпусом и стаканом, термопары, установленные в стакане, и сосуд с испытуемой жидкостью, отличающийс   тем, что, с целью повьшени  качества термостатировани , он содержит установленную соосно цилиндрическому корпусу фигурную втулку с трем  фланцами, на первом из котбрых закреплен сосуд с испытуемой жидкостью, второй фланец  вл етс  дном корпуса, а третий фланец кинематически св зан. с опорной плитой. 2. Жидкостной термостат по n.l, отличающийс  тем, что нагреватели выполнены в виде бифил р-: но намотанных цилиндрических спиралей . 3.Жидкостной термостат по . 1, отличающийс  тем, то мешалка выполнена трехза- . рдной. 4.Жидкостной термостат по п.1, тличающийс  тем, что, с елью повышени  надежности термотата , он содержит компенсатор волноых колеб аний жидкости, выполненный 9 виде соединенного со стаканом юсредством разъемного соединени  диска с центральным отверстием, да верхней и нижней поверхност х которого радиально установлены сдви тые на 120° вертикальные лопатки, причем лопатки расположенные на нижней поверхности диска/ размещены в прорез х, выполненных в основании стакана. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Теплоэнергетика, 1977, № б, с, 78.
2. 2. Теплоэнергетика, 1969, М 3, с. 82 (прототип).

   Л

   ,

   Т 77/ Г/

   J7