Устройство для измерения локальных тепловых потоков

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности к средствам измерения локальных тепловых потоков неоднородных по плотности через наружную поверхность трубы, например, для исследования теплоотдачи при существенном изменении условий внешнего обтекания трубы. Устройство для измерения локальных тепловых потоков содержит трубу и две термопары. Труба выполнена из материала с известными теплофизическими свойствами и установлена в теплообменном аппарате. Одна термопара закреплена на внешней поверхности трубы. Вторая термопара установлена на оси трубы. А труба имеет градуированную шкалу на внешней поверхности и установлена с возможностью свободного передвижения вдоль и вокруг своей оси. Такое выполнение устройства позволяет повысить точность измерения и упростить конструкцию. 2 ил.

Изобретение относится к теплофизическим измерениям, в частности к средствам измерения локальных тепловых потоков через наружную поверхность трубы, неоднородных по плотности, что характерно, например, для исследования теплоотдачи при существенном изменении условий внешнего обтекания трубы, как по длине, так и по окружности.

Известно устройство для измерения тепловых потоков (см. напр. кн. Осипова В. А Экспериментальное определение процессов теплообмена.-М.: Энергия, 1979, 320 с., рис. 5-12), содержащее трубу и термопары установленные на поверхности.

Недостатками данного устройства является ограниченность количества точек измерений и сложность конструкции.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является устройство для измерения локальных тепловых потоков (см., напр., а.с. СССР N 1509634 кл. G 01 K 17/06, 1986), содержащее цилиндрическую трубу в стенке которой со стороны наружной поверхности выполнены кольцевые и продольные канавки, заполненные теплоизоляционным материалом, и термопары, установленные на внутренней и наружной поверхности каждого участка трубы.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции и ограниченность количества точек измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения локальных тепловых потоков, содержащее трубу и термопару, закрепленную на внешней поверхности трубы, снабжено второй термопарой, установленной на оси трубы с помощью центрирующих распорок, устанавливается в теплообменный аппарат с возможностью движения вдоль и вокруг своей оси и имеет градуировку на внешней поверхности.

На фиг.1 представлен продольный разрез устройства для измерения локальных тепловых потоков, установленного в теплообменном аппарате; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Устройство для измерения локальных тепловых потоков представляет собой подвижную относительно корпуса аппарата трубу 1, выполненную из материала с известной теплопроводностью в зависимости от температуры, например из нержавеющей стали и расположенных в ней двух кабельных термопар 2 и 3. Термопара 2 установлена в пазе 4, сделанном в наружной стенке трубки 1, и запаяна на всю глубину паза металлом 5 с теплопроводностью, значительно превышающей теплопроводность трубы 1, например серебром. Толщина стенки трубы 1 должна быть не менее 1,25 наружного диаметра кабеля термопары 2. На оси трубы 1 устанавливается вторая термопара 3, центрируемая внутри канала двумя распорками 6, изготовленными из материала с низким коэффициентом теплопроводности, например из фторопласта и отстоящими друг от друга на расстоянии 2-3 внутренних диаметров трубы 1.

Для исключения воздействия второго теплоносителя на проводники термопар 2 и 3 их наружная оболочка выполняется из металла, например из нержавеющей стали.

Устройство монтируется в корпусе теплообменного аппарата 7. Для возможности перемещения устройства относительно корпуса теплообменного аппарата 7 используются сальниковые уплотнения 8.

Спаи термопар 2 и 3 для повышения точности и сокращения времени измерений располагаются в одном сечении.

Для отсчета положения термопар на наружной поверхности трубки 1 нанесена шкала 9.

Устройство работает следующим образом.

Перемещая устройство относительно корпуса теплообменного аппарата 7 вдоль оси по окружности, термопарами 2 и 3 измеряют температуру в любой заданной точке наружной поверхности и температуру второго теплоносителя в данном сечении. Отсчет положения термопар 2 и 3 относительно корпуса 7 производится по градуированной шкале 9 на наружной поверхности трубы 1.

Истинную температуру наружной поверхности трубы 1 в заданной точке рассчитывают исходя из измеренной температуры, размеров паза 4 и теплофизических свойств материала трубки.

Локальные тепловые потоки рассчитывают по значениям температур наружной поверхности трубы и температуре второго теплоносителя.

Предлагаемое устройство позволяет провести измерение локальных тепловых потоков через наружную поверхность трубы в любой заданной точке при продольном и поперечном обтекании трубы или трубных пучков; и может быть использовано, например, при исследовании теплообменных аппаратов.

Формула изобретения

Устройство для измерения локальных тепловых потоков, содержащее установленную в теплообменном аппарате трубу из материала с известными теплофизическими свойствами, термопару, закрепленную на внешней поверхности трубы, отличающееся тем, что снабжено второй термопарой, установленной по оси трубы, которая имеет градуированную шкалу на внешней поверхности и установлена с возможностью свободного передвижения вдоль и вокруг своей оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2