Лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха

 

Изобретение предназначено для проведения лабораторных работ по технической термодинамике. Сущность изобретения: лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха, отличающаяся тем, что она содержит опытный участок, выполненный в виде стеклянной трубки, установленной вертикально в кювете, заполненной водой со льдом, причем стеклянная трубка имеет два сужения, а ее выходной патрубок также выполнен суженным и размещен в отверстии днища кюветы, а также содержит реторту, установленную на электронагревателе для получения пара для увлажнения воздуха перед поступлением в опытный участок. Установка очень контактна и дешева в изготовлении. 2 ил.

Предлагаемое изобретение предназначено для охлаждения и осушки влажного воздуха в лабораторных условиях при изучении раздела “Влажный воздух” дисциплин “Техническая термодинамика” и “Теплотехника”.

Известна установка для исследования процессов во влажном воздухе (см. В.Н.Зубарев, А.А.Александров, В.С.Охотин, Практикум по технической термодинамике. - М.: Энергоиздат, 1986, 306 с., с.223-227). Установка содержит калорифер и сушильную камеру. Калорифер состоит из металлической трубы, внутри которой находится еще одна труба. В этой трубе помещается электрический нагреватель в виде нихромовой проволоки, намотанный на специальный каркас. Воздух, отсасываемый вентилятором, проходит через газовый счетчик и по шлангу поступает во входной патрубок калорифера, в котором он движется по кольцевому пространству между трубами и далее поднимается вверх, обтекая электронагреватель. Нагретый воздух через соединительную трубу поступает в сушильную камеру, где увлажняется.

Недостатком данной установки является невозможность исследования процессов охлаждения и осушки влажного воздуха в лабораторных условиях в связи с тем, что теплота подводится к потоку воздуха, а не отводится от него. Кроме того, установка достаточно громоздкая и сложная в изготовлении, требует наличия вентилятора.

Известна установка для проведения лабораторных работ по технической термодинамике (SU № 1818613А1, G 09 В 23/16 от 30.05.93, БИ № 20), взятая за прототип, состоящая из циркуляционного контура, в котором установлены конденсатор, дроссельное устройство, испаритель и компрессор. Конденсатор, дроссельное устройство и испаритель размещены в общем кожухе, перед которым со стороны испарителя закреплен вентилятор. Установка предназначена для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха.

Недостатком данной установки является необходимость иметь парокомпрессионную холодильную машину и вентилятор для создания потока воздуха, что делает ее достаточно сложной и значительно удорожает установку.

Целью изобретения является создание компактной установки для исследования в лабораторных условиях процессов охлаждения и осушки влажного воздуха, обладающей небольшой стоимостью.

Цель достигается тем, что лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха содержит опытный участок, выполненный в виде стеклянной трубки, установленной вертикально в кювете, заполненной водой со льдом, причем стеклянная трубка имеет два сужения, а ее выходной патрубок также выполнен суженным и размещен в отверстии днища кюветы, а также содержит реторту, установленную на электронагревателе для получения пара для увлажнения воздуха перед поступлением в опытный участок.

Данная конструкция лабораторной установки компактна, обладает небольшой стоимостью по сравнению с прототипом, позволяет быстро охлаждать поток воздуха, не требует применения вентилятора..

Лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха показана на фиг.1, на фиг.2 - диаграмма процесса охлаждения и осушки влажного воздуха.

Основным элементом лабораторной установки для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха (см. фиг.1) является опытный участок в виде стеклянной трубки 1, установленной вертикально в кювете 2. Температура воздуха в поперечном сечении потока различна - более низкая у стенки трубки и более высокая в центре потока. Поэтому перед измерением температуры слои необходимо перемешивать Для этой цели в опытном участке в виде стеклянной трубки 1 выполнены два сужения 3. Герметичность достигается уплотнителем 4. Выходной патрубок 5 выполнен суженным и размещен в отверстии днища кюветы 2.

Кювета 2 изготовлена из оргстекла и имеет прямоугольное сечение. Кювета 2 заполняется смесью воды со льдом. Для слива служит патрубок 6, смонтированный в днище кюветы 2.

Лабораторная установка содержит реторту 7, установленную на электронагревателе 8 для получения пара для увлажнения воздуха перед поступлением в опытный участок в виде стеклянной трубки 1.

Для определения температуры влажного воздуха t₁ и температуры мокрого термометра t_1м на входе в опытный участок предназначены термопары I и II, которые выводятся через патрубки 9. Термопара II обернута влажной материей. Обе термопары расположены за первым смесителем потока трубки 1. Температура выходящего потока t ₃ измеряется термопарой Ш, установленной в выходном сечении 5. Кроме того, при наличии в лаборатории электронного анемометра можно находить как t₃ так и скорость выходящего потока, а следовательно, и массовый расход воздуха.

Установка работает следующим образом.

Перед началом опыта включается электронагреватель 8 и вода в реторте 7 нагревается до кипения. Кювета 2 заполняется водой со льдом. За счет разности температур воздуха и стенок опытного участка в виде стеклянной трубки 1 возникает нисходящее свободное движение потока, указанное стрелками. Поток охлаждается и водяные пары конденсируются на внутренней поверхности опытного участка в виде стеклянной трубки 1, в результате чего происходит осушка воздуха. Процессы представлены в h, d - диаграмме (фиг.2): 1-2 - процесс охлаждения воздуха; 2-3 - процесс осушки. Положение точки 2 находят по h, d диаграмме. Параметры воздуха перед входом в опытную трубку можно регулировать потоком пара из реторты 7.

Лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха весьма компактна, дешева в изготовлении, легко выходит на режим, не требует применения вентилятора и дорогостоящего оборудования. Изготовлена опытная установка на кафедре “Теплогазоснабжения и вентиляции” Красноярской государственной архитектурно-строительной академии, где она прошла испытания и показала хорошие результаты.

Формула изобретения

Лабораторная установка для изучения процессов охлаждения и осушки влажного воздуха, отличающаяся тем, что она содержит опытный участок, выполненный в виде стеклянной трубки, установленной вертикально в кювете, заполненной водой со льдом, причем стеклянная трубка имеет два сужения, а ее выходной патрубок также выполнен суженным и размещен в отверстии днища кюветы, а также содержит реторту, установленную на электронагревателе для получения пара для увлажнения воздуха перед поступлением в опытный участок.

РИСУНКИ