SU873081A1 - Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers - Google Patents
Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers Download PDFInfo
- Publication number
- SU873081A1 SU873081A1 SU792856729A SU2856729A SU873081A1 SU 873081 A1 SU873081 A1 SU 873081A1 SU 792856729 A SU792856729 A SU 792856729A SU 2856729 A SU2856729 A SU 2856729A SU 873081 A1 SU873081 A1 SU 873081A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- heat
- heat exchangers
- heat transfer
- compact heat
- compact
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
(54) УСТРОПСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ, НАПРИМЕР КОМПАКТНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ(54) DEVICE FOR DETERMINING THE THERMOPHYSICAL PROPERTIES OF VARIOUS PRODUCTS, EXAMPLE OF COMPACT HEAT EXCHANGERS
1one
Изобретение относитс к области теплофизических измерений и может 6fciTb использовано дл определени коэффициентов теплоотдачи и качества изготовлени компактных теплообменников , примен екках в установках кондиционировани воздуха, авиационных охладител х, системах воздушного охлгикдени электронных приборов,The invention relates to the field of thermophysical measurements and can 6fciTb used to determine the heat transfer coefficients and quality of manufacturing compact heat exchangers used in air conditioning systems, aircraft coolers, air cooled electronic systems,
Известно устройство дл изучени теплоотдачи при движении воздуха в трубе, содержгицее опытную трубу, расположенную параллельно оси барабана с двойными стенками, систему термопар и два нагревател , основной и компенсационный . В нижней час- . ти полости, образованной опытной трубой и внутренней стенкой барабана установлен основной электрический нагреватель, а сама полость наполовину заполнена жидкостью. Компенсационный нагреватель установлен на внешней поверхности барабана и служит дл подвода тепла к жидкости, наполовину заполн ющей полость между двойными стенками барабана. О равенстве тем ператур в обеих полост х суд т по равенству давлений в них. Разность давлений измер ют с помощью дифференцисшьного манометра. При включенномA device is known for studying heat transfer when air moves in a pipe, a test tube contained parallel to the axis of the double-walled drum, a system of thermocouples and two heaters, main and compensatory. At the bottom of the hour. These cavities formed by the test tube and the inner wall of the drum have the main electric heater installed, and the cavity itself is half filled with liquid. A compensation heater is installed on the outer surface of the drum and serves to supply heat to the liquid half filling the cavity between the double walls of the drum. Equality of temperatures in both cavities is judged by the equality of pressures in them. The pressure difference is measured using a differential pressure gauge. When enabled
основном нагревателе образукщийс пар конденсируетс .на поверхности трубы, внутри которой движетс холодный воздух. Парообразование в полости между двойными стенками осуществл етс с помощью компенсационного нагревател . С помощью дифференциального манометра контролируют равенство давлений в обеих полост х in the main heater, the produced vapor condenses on the surface of the pipe inside which the cold air moves. Vaporization in the cavity between the double walls is carried out by means of a compensation heater. Equal pressures in both cavities are monitored using a differential pressure gauge.
10 устройства и, поддержива одинаковые давлени в полост х, обеспечивают адиабатичность внутренней стенки барабана . Это позвол ет определ ть количество тепла, подведенное к возду15 ху, по мощности основного нагревател . Разность температур определ ют с помощью термопар, установленных на внутренней поверхности опытной трубы и на входе и выходе исследуемого 10 devices and maintaining the same pressure in the cavities ensure adiabaticity of the inner wall of the drum. This makes it possible to determine the amount of heat supplied to the air by the power of the main heater. The temperature difference is determined using thermocouples mounted on the inner surface of the test tube and at the inlet and outlet of the test tube.
20 участка. Коэффициент теплоотдачи определ ют как отношение плотности теплового потока к разности температур 11 .20 plots. The heat transfer coefficient is defined as the ratio of the heat flux density to the temperature difference 11.
Недостатками данного устройства Disadvantages of this device
25 вл ютс низка точность определени коэффициентов теплоотдачи из-за трудности обеспечени адиабатичности внутренней стенки барабана и его торцов, необходимость в температурных 25, the accuracy of determining heat transfer coefficients is low due to the difficulty of ensuring adiabaticity of the inner wall of the drum and its ends, the need for temperature
30 измерени х, а также болыйие затраты30 measurements as well as higher costs
времени на подготовку и проведение экспериментов.time to prepare and conduct experiments.
Наиболее близким к предложенному . вл етс устройство дл исследовани тепловых характеристик пластинчатых теплопередающих поверхностей, содержащее соединенную с компактным, тепаообменником систему подачи газа с установленными в ней расходомером, приемниками статического давлени и термопарами дл измерени температуры газа на вз(Ъде, систему термопар дл измерени температуры поверхности теплообмена и температуры газа на выходе из компактного теплообменника, причем компактный теплообменник установлен в )азъемном корпусе, подсоединенном к системе термостатировани , и систему измерени . Подвод тепла осуществл етс паром, омывающим исследуемый образец. Величину плотности теплового потока определ ют энтальпийным методом по измеренным величинам расхода движущейс среды, статическому давлению и температурам газа на входе и выходе компактного теплообменника. Необходимую дл расчета коэффициента теплоотдачи разность температур определ ют по показани м системы термопар , установленных на поверхности раздела фаз, на входе и выходе исследуемого образца 2.The closest to the proposed. is a device for studying the thermal characteristics of lamellar heat transfer surfaces, containing a gas supply system connected to a compact heat exchanger with a flow meter installed in it, static pressure receivers and thermocouples for measuring gas temperature at the end (bde, thermocouple system for measuring heat exchange temperature and gas temperature at the outlet of the compact heat exchanger, and the compact heat exchanger is installed in a cage assembly connected to the system of thermostats an and measurement system. Heat is supplied by steam washing the sample under study. The heat flux density is determined by the enthalpy method from measured values of the flow rate of the moving medium, static pressure and gas temperatures at the inlet and outlet of the compact heat exchanger. The temperature difference necessary for calculating the heat transfer coefficient is determined by the indications of a system of thermocouples installed at the interface between the phases and the inlet and outlet of the sample under study 2.
Недостатками этого устройства вл ютс низка точность определени коэффициента теплоотдачи (сУ 16%) обусловленна большой погрешностью в определении плотности теплового потока энтальпийным методом из-за неучтенных теплопритоков и малой разности температур, а также громоздкость экспериментальной установки, вызванна - необходимостью в получении греющего пара, большие затраты времени на монтаж компактного теплообменника в измерительную чейку (24 ч) подготовку устройства к работе (4 ч), проведение-эксперимента и обработку результатов опытов (1ч).The disadvantages of this device are low accuracy of determining the heat transfer coefficient (SU 16%) due to the large error in determining the heat flux density by the enthalpy method due to unaccounted heat leakage and small temperature difference, as well as the cumbersome experimental setup, caused by the need to obtain heating steam, large time spent on installing a compact heat exchanger in a measuring cell (24 hours) preparing the device for operation (4 hours), conducting an experiment and processing the results experiences (1h).
Целью изобретени вл етс повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.
Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство введен дополнительный компактный теплообменник с автономной системой подвода и контрол параметров теплоносител , образующий индивидуальную нзмерительную чейку, кроме того, в каждую из измерительных чеек введены тепломеры с одинаковой чувствительностью и заданнымр .равными термическими сопротивлени ми , смонтированные на термостатируелвлх блоках, подключенных параллельно к системе термостатировани , причем в одной из измерительных чеек тепломеры контактируют непосредственно .с поверхност ми компактного теплообменника , а в друга: - между поверхност ми компактного теплробменника и поверхност ми тепломеров введены съемные вкладыши с заданными равными термическими сопротивлени ми и поверхност .ми контакта, совпадающими по размерам с поверхност ми контакта тепломеров и компактных теплообменников.The goal is achieved by the fact that an additional compact heat exchanger with an autonomous system for supplying and controlling parameters of the heat transfer fluid is inserted into the device, forming an individual measuring cell, and heat meters with the same sensitivity and given thermal equipments mounted on each of the measuring cells units connected in parallel to the thermostating system, and in one of the measuring cells the heatmeters contact directly but with the other: - between the surfaces of the compact heat exchanger and the surfaces of heat meters, removable liners with specified equal thermal resistances and contact surfaces, which coincide in size with the contact surfaces of heat meters and compact heat exchangers, are introduced.
На чертеже изображено устройство, Оригинальна часть (без показа расходомеров , приемников статическогоThe drawing shows the device, the original part (without showing flow meters, static receivers
давлени и вторичной аппаратуры).pressure and secondary equipment).
Оригинальна часть предложенного устройства содержит две измерительны чейки, разделенные теплоизол ционной пластиной 1. Кажда из измерительных чеек содержит тепломеры 2, соединенные последовательно по электрическому сигналу и смонтированные на поверхност х термостатирующих блоков 3, которые выполнены в виДе проточных теплообменников и служат дл термЬстатировани поверхностей тепломеров 2. В одной измерительной чейке компактный теплообменник 4 установлен непосредственно между тепломерами 2. Во второй измерительной чейке между тепломерами 2 и компактным теплообменником 4 помещены съемные вкладыши с заданными равными между собой термическими сопротивлени ми . Компактные теплообменники 4 снабжены переходниками 5 дл подключени их к системе подачи теплоносител (жидкости или газа). Дл обеспечени стабильности во времени контактных сопротивлений между соответствующими поверхност ми к крайним термостатирующим блоком приложено посто нно действующее усилие Р .The original part of the proposed device contains two measuring cells separated by an insulating plate 1. Each of the measuring cells contains heat meters 2 connected in series by an electrical signal and mounted on the surfaces of thermostatic blocks 3, which are made in the form of flow heat exchangers and serve to heat the surfaces of heat meters 2 In one measuring cell, a compact heat exchanger 4 is installed directly between the heat meters 2. In the second measuring cell, between Heat meters 2 and a compact heat exchanger 4 are equipped with removable liners with predetermined equal thermal resistances. Compact heat exchangers 4 are equipped with adapters 5 for connecting them to the coolant supply system (liquid or gas). To ensure the stability in time of the contact resistances between the respective surfaces, a constant force P is applied to the extreme thermostating unit.
Дл определени коэффициентов теплоотдачи компактногб теплообменника 4 требуютс Два одинаковых исследуемых образца. В одной.из измерительных чеек компактный теплообменник 4 устанавливают -непосредственно между тепломерами 2. Второй компактный теплообменник монтируют в другой измерительной чейке так, что он контактирует с тепломерами 2 через съемные вкладыши:б. Исследуемые компактные теплообменники соедин ют с системой подачи теплоносител 5, после чего собранный пакет нагружает посто нно действующим , усилием Р . Термостатирующие блоки 3 подключают с помощью штуцеров к термостатам и вк.лючают систему термостатировани . Через исследуемые компактные теплообменники 4 пропускают газ (жидкость) с контролируемым параметрами. Тепломеры 2 подключают к вторичной аппаратуре. Коэффициент теплоотдачи вычисл ют по величине отношени плотностей теплового потока , проход щего через соответствующие тепломеры, и величине расхода газа по нижеприведенной формуле (4).To determine the heat transfer coefficients of a compact heat exchanger 4, two identical test specimens are required. In one of the measuring cells, a compact heat exchanger 4 is installed directly between the heat meters 2. The second compact heat exchanger is mounted in another measuring cell so that it contacts the heat meters 2 through removable liners: b. The compact heat exchangers under study are connected to the heat carrier supply system 5, after which the assembled package loads with a constant force P. Thermostatic units 3 are connected by means of fittings to thermostats and include a thermostatic system. Through the investigated compact heat exchangers 4 pass gas (liquid) with controlled parameters. The heat meters 2 are connected to the secondary equipment. The heat transfer coefficient is calculated from the ratio of the densities of the heat flux passing through the corresponding heat meters and the gas flow rate using the formula (4) below.
Если температуры контактов тепломеров с термостатирующими блоками одинаковы, и температуры газа на входе в обе измерительные чейки ра ны, то при условии равенства расходов газа, плотности, теплового потока , проход щего через тепломеры мо гут быть представлены следующими уравнени ми %Ч с- -«Х1/ - т) г-(( .)) a (L 1 ) % -fp7- Ki-bH/j где q ид-- плотности теплового потока, проход щего через тепломеры 2; tjj - температура контактов тепломеров 2 с термостат ирующими блоками одинакова во всех из мерительных чейках; t и t- - средн по длине исследуемого образца ко пактного теплообменни температура движущейс среды (газа); А, - коэффициент теплоотда RT - термическое сопротивл ние тепломеров 2 (Оди наковое дл всех тепломеров ) ; Rgy. - термическое сопротивление вкладышей б; G и G - расход ra3a-(G %) Ср - теплоемкость газа; FT - площадь тепловосприни мающей поверхности тепломера; ty - Температура газа на входе в исследуемые компактные теплообмен ника; K-t Ко температура газа на. выходе из исследуемых 1вэнтактных теплообмен ников. Если прин ть за среднюю температуру газа по длине исследуемого компактного теплообменника среднее арифметическое между t и t , то значение температурного напора может быть рассчитано по формуле: ()- 3J Слъ ует заметить, что среднее арифметическое значение температуры напора всегда больше среднего логарифмического и при д trt/uty 0,6, где it ц - наименьший температурный апор; наибольший температур ный напор, они отличаютс друг от друга меньше, чем на 3%. Така погрешность в технических расчетах вл етс удовлетворительной. Решив систему уравнений (1 - 3) относительно коэффициента теплоотдачи dt f получаем расчетную формулу вида ЪУ. fl V а la.. т G,C« / Из анализа формулы (4) следует, что, зна величины К,- и R, которые вл ютс константами устройства, и измерив плотности теплового потока Ч и q, а также расход газа G MomHo определить коэффициент теплоотдачи cL без измерени температур, .т.е. в :известном устройстве заменить все температурные измерени теплометриЧескими . Предложенное устройство может быть использовано также дл контрол качества изготовлени компактных теплообменников, дл оценки целесообразности проведени тех или иных конструктивных изменений компактных теплбобменных поверхностей с целью интенсификации теплообмена и дл исследовани вли ни измерени режимов движени теплоносител на величину коэффициента теплоотдачи. Например дл сравнени теплообменных характеристик исследуемого образца компактной теплообменной поверхнрсти с известной конструкцией в измерительные чейки помещают исследуемый и известный (эталонный) образцы компактных теплообменников, причем съемные вкладыши в этом случае изъ ты. Обеспечива равенство расхода движущегос , теплоносител через оба образца компактных теплообменников , равенство температур газа на входе в образцы и поддержива одинаковыми температуры контакта тепломеров 2 с термостатирук цими блоками 3, производ т измерени плотностей теплового потока д, и д- и расхода G. В этом случае дл плотностей теплового потока, проход щего ерез соответствующие тепломеры, справедливы следующие уравнени , (0- 1Я / Э-ЬЙТ)-, (У, где t э коэффициент теплоотдачи эталонного образца; d«|| - коэффициент теплоотдачи исследуемого образца. Из сиЬтемы уравнений (5), (2), (3), получаетс , соотношение дл величины el :с1з .feH fep- l- -tw-) И.з анализа формулы (б) следует, что при равенстве коэффициентов теплоотдачи cLv( eta дл обоих образцов контактных теплообменников, через тепломеры проход т одинаковые тепловь .чг потоки q qj. Если (i,dэ то Ч и наоборот, ecnкcL cl , то q q .If the temperature of contacts of heat meters with thermostatic blocks are the same, and the gas temperatures at the entrance to both measuring cells are wired, then under the condition of equal gas flow rates, density, heat flux passing through heat meters can be represented by the following equations% H c- - " X1 / - t) r - ((.)) A (L 1)% -fp7- Ki-bH / j where q id - the density of the heat flux passing through the heat meters 2; tjj — the temperature of the contacts of the heat meters 2 with the thermostat and the tweaking units is the same in all of the measuring cells; t and t- are the average along the length of the sample under study of the compact heat exchanging temperature of the moving medium (gas); A, - heat dissipation coefficient RT - thermal resistance of heat meters 2 (Single heat meters for all heat meters); Rgy. - thermal resistance of liners b; G and G is the flow rate ra3a- (G%) Cp is the heat capacity of the gas; FT is the area of the heat-absorbing surface of the heat meter; ty - gas temperature at the entrance to the compact heat exchanger under study; K-t Co. gas temperature on. output from the studied 1-heat exchangers. If we take the average gas temperature over the length of the compact heat exchanger under study, the arithmetic average between t and t, then the value of the temperature head can be calculated using the formula: () - 3J Note that the average value of the head temperature is always higher than the logarithmic average and trt / uty 0.6, where it c is the smallest temperature aper; the greatest temperature pressure, they differ from each other by less than 3%. Such an error in the technical calculations is satisfactory. Having solved the system of equations (1–3) with respect to the heat transfer coefficient dt f, we obtain a calculation formula of the form ЬУ. fl V a la .. t G, C "/ From the analysis of formula (4), it follows that, knowing the magnitude of K, and R, which are constants of the device, and measuring the heat flux densities H and q, as well as the gas flow rate G MomHo determine the heat transfer coefficient cL without temperature measurement, i.e. In: With a known device, replace all temperature measurements with a heat meter. The proposed device can also be used to control the quality of manufacturing compact heat exchangers, to evaluate the feasibility of carrying out various design changes of compact heat transfer surfaces in order to intensify heat transfer and to study the effect of measuring the flow regimes of a heat transfer medium on the value of the heat transfer coefficient. For example, to compare the heat transfer characteristics of a compact heat transfer surface sample under study with a known design, test and well-known (reference) samples of compact heat exchangers are placed in the measuring cells, and the removable liners are removed in this case. Ensuring equal flow of the moving fluid through both samples of compact heat exchangers, equality of gas temperatures at the inlet to the samples and maintaining the same contact temperature of heat meters 2 with thermostatic units 3, measuring the heat flux densities d and d and flow rate G. In this case For heat flux densities passing through the corresponding heat meters, the following equations are valid, (0-1О / Э-ЛЙТ) -, (У, where t e is the heat transfer coefficient of the reference sample; d "|| - heat transfer coefficient sample. From the system of equations (5), (2), (3), we obtain the relation for the value el: с1з .feH fep-l- -tw-) I. From analyzing formula (b) it follows that with equal coefficients heat transfer coefficient cLv (eta for both samples of contact heat exchangers, the same heat flows through heat meters, q qj. If (i, de is then H and vice versa, ecncL cl, then qq.
В предложенном устройстве удаетс снизить относительную погрешность определени коэффициента теплоотдачи до 6%, т.е. повысить точность измерений по сравнению с известным в ,5 раза. Увеличение точности измереНИИ достигаетс за счет отказа от измерений мсшых разностей температур а также за счет того, что при вычислении коэффициента теплоотдачи по расчетной формуле (4) в числитель и знаменатель отношени ,jподставл ют величины одного пор дка, измеренные одним и тем же вторичным прибором. Данное устройство имеет на пор док меньшую металлоемкость за счет уменьшени габаритов и отсутстви системы получени и подвода пара и позвол ет сократить врем подготовки, проведени и обработки результатов эксперимента более чем в 20 раз. Это достигаетс за сче сокращени времени установки образца с 24 ч до 20 мин, времени выхода устройства на режим с 4 ч до 30 мин, затрат времени на измерени и обработку результатов с 1 ч до 20 мин. Использование устройства в научноисследовательской практик позвол ет ускорить внедрение новых видов компактных теплообменников.In the proposed device, it is possible to reduce the relative error in determining the heat transfer coefficient to 6%, i.e. to increase the accuracy of measurements in comparison with the known, 5 times. An increase in the measurement accuracy of the RI is achieved due to the rejection of measurements of mass temperature differences as well as due to the fact that, when calculating the heat transfer coefficient using the calculation formula (4), the numerator and denominator of the ratio, j, replace the values of the same order measured by the same secondary device. This device has an order of magnitude lower metal consumption due to the reduction of dimensions and the absence of a system for receiving and supplying steam and reduces the preparation time, conduct and processing of experimental results by more than 20 times. This is achieved by reducing the sample installation time from 24 hours to 20 minutes, the time the device takes to the mode from 4 hours to 30 minutes, the time spent on measurements and the processing of results from 1 hour to 20 minutes. The use of the device in research and development practices accelerates the introduction of new types of compact heat exchangers.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU792856729A SU873081A1 (en) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU792856729A SU873081A1 (en) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU873081A1 true SU873081A1 (en) | 1981-10-15 |
Family
ID=20866637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU792856729A SU873081A1 (en) | 1979-12-20 | 1979-12-20 | Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU873081A1 (en) |
-
1979
- 1979-12-20 SU SU792856729A patent/SU873081A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liang et al. | Modified single-blow technique for performance evaluation on heat transfer surfaces | |
| McComas et al. | Combined free and forced convection in a horizontal circular tube | |
| CN101113963B (en) | Method and device for measuring liquid thermal conductivity factor | |
| CA1256572A (en) | Process and device for the determination of the thermal resistance of contaminated heat exchange elements of thermodynamic apparatuses; in particular of power station condensers | |
| Shannon et al. | Combined free and forced laminar convection in a horizontal tube with uniform heat flux | |
| CN104181195A (en) | Steady-state method-based heat conductivity coefficient measurement device | |
| Vohra et al. | The flow diffusion nucleation chamber: A quantitative tool for nucleation research | |
| Cheng et al. | Flow boiling heat transfer in a vertical spirally internally ribbed tube | |
| SU873081A1 (en) | Device for determination of thermophysical properties of various article, for example compact heat exchangers | |
| White | Condensation of refrigerant vapors—apparatus and film coefficients for Freon-12 | |
| Eckert et al. | Experimental investigation of free-convection heat transfer in vertical tube at large Grashof numbers | |
| Vardan et al. | Heat transfer and pressure drop characteristics of R-22, R-134a and R-407C in microchannel tubes | |
| RU2752398C1 (en) | Method for cumulative measurement of thermal conductivity of dissimilar solid materials and device for its implementation | |
| Kelly et al. | Method of testing for rating thermal storage devices based on thermal performance. Interim report | |
| SU911274A1 (en) | Device for determination of liquid and gas thermal conductivity | |
| US3479872A (en) | Calorimeter apparatus and system | |
| CN216484463U (en) | Measuring device | |
| Azme et al. | Design & Construction of An Experimental Setup for Measuring Thermal Conductivity of Versatile Range of Solid Materials | |
| SU949447A1 (en) | Method and device for measuring thermal physical characteristics | |
| SU932292A1 (en) | Method of measuring heat consumption | |
| JP2003344324A (en) | Isopiestic specific heat measurement method and apparatus therefor for high pressure fluid | |
| RU1789882C (en) | Method of determining boiling heat transfer coefficient | |
| JP2006038607A (en) | Measuring method of specific heat at constant pressure of high pressure fluid and device therefor | |
| Kinney et al. | Turbulent pipe flow of an internally heat generating fluid | |
| SU1067375A1 (en) | Differential microcalorimeter |