Способ определения теплофизических характеристик кипящей жидкости

 

Изобретение относится к определению теплофизических характеристик веществ, а именно к способам определения теплофизических характеристик кипящей жидкости, и может быть использовано при исследовании и расчетах процессов, связанных с парообразованием в кипящих системах, например в энергетических машинах и аппаратах. Цель изобретения - повышение точности определения момента начала пленочного кипения. Через термосопротивление, погруженное в исследуемую жидкость, пропускают электрический ток, обеспечивающий режим пузырькового кипения. Размер термосопротивления выбирают не больше характерного размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара. В режиме пузырькового кипения в выходном сигнале термосопротивления появляется переменная составляющая, обусловленная периодическим образованием и распространением пузырей газовой фазы на термосопротивлении. Дальнейшее повышение мощности, подводимой к термосопротивлению, приводит к возникновению пленочного кипения. При этом моменту начала пленочного кипения соответствует момент исчезновения переменной составляющей в измеряемом выходном сигнале. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН

12 А1 ()9) (11) щ) G 01 N 25/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО.ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21). 4463425/31-25 (22) 19. 07. 88 (46) 07. 08. 90. Бюл. М 29 (71) Сп ециальное конструкторскотехнологическое бюро по криогенной технике с опытным производством

Физико-технического института низких температур AH УССР (72) С.П.Логвиненко и В.С.Мотузко (53) 536.423 1(088.8) (56) Николаев Г.П., Токалов Ю.К.

Кризис кипения на поверхностях с пористым покрытием. Инженерно-физический журнал, 1974, т.XXVI, Р 1, с. 5-9

Лабунцев Д.А. и др. Исследование при помощи скоростной киносъемки роста пузырьков при кипении насыщенной воды в широком диапазоне изме,нения давлений. Теплофизика высоких температур, 1964, т.2, 3> с.446-453. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КИПЯП, ЕЙ НЩКОСТИ (57) Изобретение относится к определению теплофизических характеристик веществ, а именно к способам определения теплофизических характеристик кипящей жидкости, и может быть исИзобретение относится к определению теплофизических характеристик .веществ и может быть использовано при исследовании и расчетах процессов, связанных с парообразованием в кипящих системах, например в энергетических машинах и аппаратах.

2 пользовано при исследовании и расчетах процессов, связанных с парообразованием в кипящих системах, например в энергетических машинах и аппаратах. Цель изобретения — повышение точности определения момента начала пленочного кипения. Через термосопротивление, погруженное в исследуемую жидкость, пропускают электрический ток, обеспечивающий режим пузырькового кипения. Размер термосопротивления выбирают не больше характерного размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара. В режиме пузырькового кипения в выходном сигнапе термосопротивления появляется переменная составляющая, обусловленная периодическим образованием и рапространением пузырей газовой фазы на термосопротивлении. Дальнейшее повышение мощности, подводимой к термосопротивлению, приводит к возникновению пленочного кипения. При этом моменту начала пленочного кипения соответствует момент исчезновения переменной составляющей в измеряемом выходном сигнале. 2 ил.

Ueaam изобретения является повьппение точности определения момента на чала пленочного кипения.

На фиг.1 представлена схема устройства, реализующего способ, на фиг. 2— диаграммы, иллюстрирующие способ °

158381

Устройство содержит термосопротив" ление 1, измеритель 2 тока, программируемый источник 3 тока, устройство 4 управления, регистратор 5, измеритель 6 напряжения, фильтр 7, осциллограф 8 и пороговый детектор 9.

Способ осуществляется следующим образом. !

О

При помощи управляющего устройства

4 включают источник 3 тока, пропуская ток через термосопротивление 1. Рабо" ту источника программируют таким образом, что устанавливается постоянное 15 значение измерительного тока I и в момент времени t (фиг.2) включаются измерители 2 и 6, регистратор 5 и регистрируется ток через терморезистор

Е и падение напряжения на нем U

По измеренным значениям Е, U определяют температуру жидкости Тж

U й(К = - -), В момент времени

То Н о устройство 4 программирует источник 25 тока, например, по линейному закону.

При достижении в момент времени некоторого значения тока I„ жидкость вскипает и возникает режим пузырькового кипения, что приводит к возникновению переменной составляющей в падении напряжения на термосопротив" ленни 1, которая выделяется фильтром

7 и преобразуется детектором 9 в управляющий сигнал, включающий измерители 2 и 6 и регистратор 5, который регистрирует ток через термосопротивление I> и падение напряжения на нем U . По измеренным значениям U

I определяют соответствующее време-. 4g

1 ни t возникновение пузырькового ки1 пения, мощность P, = U„I „и темпераU туру сопротивления Т = f(R — -).

1 1 I

При дальнейшем увеличении тока через 45 термосопротивление при достижении его величины в момент времени tq значения

Х возникает режим пленочного ки*ения, что приводит к исчезновению переменной составляющей в падении напряже- О ния на термосопро"явлении и на входе фильтра 7. В момент времени t исчезновения переменной составляющей устройство 4 формирует управляющий сигнал, включающий измерители 2 и 6 и регистратор .5, который регистрирует. ток I< через термосопротивление и падение напряжения U соответствующие моменту времени t < возниннове"

2 ф г ния режима пленочного кипения, По измеренным значениям Ug, I 2 определяют мощность Р = П I z и темпера0 туру термосопротивления Т - f(R — ), ъ I и

После регистрации Е, П устройство 4 выключает в момент времени t источник 3 тока и возвращает его в исходное состояние. Возникновение и исчезновение переменной составляющей контролируется визуально на экране осциллографа 8. Способ осуществляют при размерах термосопротивления, не больших размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара. Это связано с тем, что при режиме пузырькового кипения с размером отделяющихся пузырьков, не меньших размеров термосопротивления, в выходном сигнале термосопротивления появляется переменная составляющая. Она возникает вследствие того, что кипящая жидкость представляет собой двухфазную систему жидкость газ, компоненты которой отличаются по теплопроводности, а процесс образоваI ния и распространения пузырей газо" ° вой фазы при кипении является периодическим. Это приводит к периодическому и значительному изменению условий теплообмена термосопротивления с окружающей средой, а следовательно, к такому же периодическому изменению его температуры и сопротивления, т.е. возникает модуляция сопротивления термосопротивления кипящей жидкостью. В измеряемом сигнале переменная составляющая может быть отделена от постоянной и далее преобразована известными способами радиотехники.

Дальнейшее увеличение мощности, подводимой к термосопротивлению, приводит при некотором ее значении P в момент времени и к возникновению пленочного кипения .Как известно, пленочное кипение или кризис кипения характеризуется образованием слоя пара между поверхностью нагревателя и жидкостью, что приводит к ухудшению теплоотдачи нагревателя и проявлению стационарного процесса, пульсации температуры и сопротивления термосопротивления исчезают. Следовательно, при переходе термосопротивления в режим пленочного кипения переменная составляющая в измеряемом сигнале исчезает.

15838

Таким образом, началу пленочного кипения соответствует момент исчез" нов ения переменной составляющей.

Так как в этот момент происходит

5 наибольшая теплоотдача нагревателя, то измерение ее именно в этот момент отличает ся наибольшей точ нос тью.

Измеренные и вычисленные значения температуры и давления в кРизисные моменты состояния жидкости -полностью характеризуют процесс кипения, вид и состояние жидкости и могут быть использованы для анализа в характерных точках процесса — точках начала пузырькового и пленочного кипения, являющихся синхронизирующими сигналами измерительного процесса.

Формула изобретения

Способ orðåäåëåíèÿ тепло@изических характеристик кипящей жидкости, эа12 ключающийся в том, что через термосопротивление пропускают электрический ток, обеспечивающий решим пузырькового кипения и проводят измерение выходного сигнала термосопротивления, с учетом величины которого определяют тепло4изические характеристики, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения момента начала пленочного кипения, размер термосопротивления выбирают не больше характерного размера отделяющихся в процессе пузырькового кипения пузырьков пара, пропускаемый через термосопротивление ток монотонно увеличивают, а о моменте начала пленочного кипения судят по исчезновению переменной составляющей в измеряемом выходном сигнале.

1583812

Составитель Г. Трембовеикий

Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Редактор В. Еугренкова

Заказ 2249 Тираж 496 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10I