Устройство для измерения теплового потока теплообменников

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения теплового потока. Устройство для измерения теплового потока теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами, содержит, по крайней мере, два теплообменника, входы которых установлены на одном уровне и соединены напорными трубопроводами с крышкой через коллектор, установленный вертикально выше уровня крышки, причем напорные трубопроводы снабжены запорными вентилями, а трубопроводы, соединяющие выходы теплообменников и нижнюю часть корпуса парогенератора, являются обратными. Технический результат - повышение производительности устройства, а именно процедуры измерения и сравнения теплового потока при необходимости испытания теплообменников с конструктивно-технологическими различиями, а также ресурсосбережение. 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения теплового потока.

Известен электродный котел (см. патент на изобретение №2279605 С1, F22B 1/30, 10.07.2006, Бюл. №19), включающий теплоизолированный корпус с крышкой, изоляторы с электродами, теплообменник с трубопроводами и расширительную емкость с манометром, соединенную патрубком с нижней частью электродного котла. Измерение теплового потока производится измерительным прибором (амперметром) при стационарной теплоотдаче в условиях баланса генерируемой и потребляемой мощности. Для повышения точности измерений производится компенсация падения давления в системе посредством компрессора.

Известно устройство для измерения теплового потока (см. патент на изобретение №2352925, G01N 25/18, 20.04.2009, Бюл. №11), включающее теплоизолированный корпус с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса, расширительную и нагревательную емкости, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами и датчиком давления, установленным в теплоизолированном корпусе, причем теплоизолированный корпус является расширительной емкостью, в которой расположена нагревательная емкость с возможностью перетока жидкости.

Недостатком устройств, как измерителей теплового потока, является низкая производительность вследствие необходимости переустановки теплообменников при измерении теплового потока, имеющих конструктивные или технологические различия. Другим недостатком этих устройств является наличие тепловых и иных потерь, возникающих в процессе переустановки теплообменников (горячая вода, электроэнергия).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение производительности устройства, а именно процедуры измерения и сравнения теплового потока при необходимости испытания теплообменников с конструктивно-технологическими различиями, а так же ресурсосбережение.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения теплового потока теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами, содержит, по крайней мере, два теплообменника, входы которых установлены на одном уровне и соединены напорными трубопроводами с крышкой через коллектор, установленный вертикально выше уровня крышки, причем напорные трубопроводы снабжены запорными вентилями, а трубопроводы, соединяющие выходы теплообменников и нижнюю часть корпуса парогенератора, являются обратными.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Заявляемое устройство, представляющее собой теплофикационную систему, содержит теплоизолированный корпус 1 с крышкой 2, изоляторы 3 и электроды 4, коллектор 5, теплообменники Т1 и Т2, напорные 6.1, 6.2 и обратные 7.1, 7.2 трубопроводы, запорные вентили 8.1 и 8.2, расширительную емкость 9 с манометром 10, крышкой 11 и вентилем 12, источник питания 13, измерительный блок 14.

Теплоизолированный корпус 1 для заполнения водой снабжен патрубком с вентилем 15, а для вытеснения воздуха в верхней части коллектора 5 (выше уровня теплообменников Т1 и Т2) имеется вентиль 16. Теплообменники Т1 и Т2 соединены с напорными и обратными трубопроводами посредством фланцевых соединений 17.1-17.4 с герметизирующими прокладками (возможны другие варианты герметичного соединения). Все элементы устройства, за исключением теплообменников, покрыты слоем теплоизоляции 18. При необходимости, для моделирования режима течения внешнего теплоносителя возможно использование вентиляторов с регулируемым электроприводом 19. Устройство работает следующим образом.

Перед работой теплообменники Т1 и Т2 закрепляются посредством фланцевых соединений 17.1-17.4 к напорным 6.1, 6.2 и обратным 7.1, 7.2 трубопроводам устройства. Запорные вентили 8.1 и 8.2 находятся в открытом состоянии. Спускной вентиль 16 и вентиль 12 в расширительной емкости так же находятся в открытом состоянии. С помощью патрубка с вентилем 15 система заполняется технической водой. После заполнения системы водой и вытеснения воздуха водой вентили 15 и 16 закрывают. С помощью источника питания 13 на электроды 4 подают рабочее переменное напряжение 220 (380) В, в результате чего происходит нагрев воды. Блок измерения 14 будет показывать постепенное увеличение мощности электродного узла. При достижении водой температуры кипения, дальнейший прогрев элементов устройства будет производиться в пароконденсатном режиме, о чем свидетельствует резкое расширение ее объема и вытеснение в расширительную емкость 9, где уровень заполнения можно контролировать по водомерному стеклу, а так же заметное колебание и снижение мощности по показаниям блока измерения 14. В результате прогрева теплофикационной системы за счет циркуляции нагреваемой воды и последующим ее парообразованием постепенно установится динамическое равновесие между паровой и конденсированной фазой в объеме теплоизолированного корпуса 1. В состоянии баланса генерируемой мощности электродного узла и рассеиваемым тепловым потоком в окружающую среду наружными поверхностями теплообмена теплообменников Т1 и Т2 блок измерения 14 покажет неизменное значение (стационарный режим) теплового потока в условиях естественной теплоотдачи при температурном напоре, создаваемом разницей температуры кипения (конденсации) и температуры окружающей среды. Причем температура кипения может быть установлена по табличным данным при создании соответствующего избыточного давления, регистрируемого манометром 10. Устройство готово к работе.

Для измерения теплового потока конкретного теплообменника, например, Т1, необходимо запорный вентиль 8.2 перевести в закрытое положение. При этом циркуляция теплоносителя по контуру теплообменника Т2 будет прекращена. Отсчет показаний теплового потока, реализуемого теплообменником Т1, производится на блоке измерения 14 в момент установления теплового равновесия (стационарный режим) при неизменных условиях эксперимента.

Измерение теплового потока теплообменника Т2 производится аналогичным образом. В этом случае вентиль 8.1 закрыт, а 8.2 открыт.

Сравнение тепловых потоков испытуемых теплообменников Т1 и Т2 осуществляется по разнице показаний блока измерения 14.

При необходимости измерения и сравнения тепловых потоков для других режимов течения внешнего теплоносителя (воздуха или другой среды, например, в условиях вынужденной конвекции) производится их моделирование за счет электровентиляторов 19. Методика измерения, при этом, принципиально не изменяется от вышеописанной.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемое устройство существенно повышает производительность устройства, а именно процедуры измерения теплового потока двух и более теплообменников, а так же сокращает потери ресурсов, обеспечивающих эти измерения.

Устройство для измерения теплового потока теплообменников, включающее теплоизолированный корпус парогенератора с крышкой, изоляторы, электроды, теплообменник, соединенный трубопроводом с крышкой и нижней частью корпуса парогенератора, расширительную емкость, измерительно-вычислительный блок, соединенный с электродами, отличающееся тем, что устройство содержит, по крайней мере, два теплообменника, входы которых установлены на одном уровне и соединены напорными трубопроводами с крышкой через коллектор, установленный вертикально выше уровня крышки, причем напорные трубопроводы снабжены запорными вентилями, а трубопроводы, соединяющие выходы теплообменников и нижнюю часть корпуса парогенератора, являются обратными.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к способам определения термической стабильности жидких однофазных и двухфазных, а также гетерогенных систем.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при проведении измерений теплофизических и/или структурных параметров образца. Предложен блок держателей нанокалориметрических сенсоров, предназначенный для размещения в дифрактометре на X-Y-Z движителе (столике).

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для нанокалориметрических измерений. Заявляемое термостатирующее устройство для нанокалориметрических измерений на чипе со сверхбыстрыми скоростями нагрева и охлаждения обеспечивает стабильную передачу аналогового сигнала от нанокалориметрического сенсора до аналого-цифрового преобразователя, размещенного в электронном контроллере; обеспечивает жесткое закрепление нанокалориметрического сенсора в активной области сканирования дифрактометра или любого другого прибора по измерению структурных характеристик образцов; а также позволяет использовать при измерениях дополнительный (эталонный) нанокалориметрический сенсор для снятия базовой линии эксперимента, используемой при дальнейшей обработке полученных экспериментальных данных.

Изобретение относится к измерениям тепловой мощности в процессах трансформации и диссипации энергии в суспензиях живых митохондрий в исследованиях в области митохондриальной термодинамики, направленных на создание новых фармсредств и перспективных биотехнологий.

Изобретение относится к области авиационно-космической техники. Способ определения аэродинамического нагрева натуры в опережающих летных исследованиях на модели включает определение высоты и скорости полета модели, теплопроводности, объемной теплоемкости и степени черноты материала ее теплозащиты, а также аэродинамического теплового потока на наружной поверхности натуры в сходственных с моделью точках из условия подобия в этих точках распределений температуры в материалах теплозащиты модели и натуры.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения тепловой мощности в процессах трансформации и диссипации энергии в суспензиях живых митохондрий в исследованиях в области митохондриальной термодинамики, направленных на создание новых фармсредств и перспективных биотехнологий.

Группа изобретений относится к устройствам для измерения тепловых потоков, а также к способам установки устройств для измерения теплового потока в стенке камеры сгорания, и может быть использована для измерения тепловых потоков в камерах сгорания двигателей при высоких давлениях и температурах.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для теплофизических исследований теплозащитных покрытий на днище поршня и наблюдения за распределением тепловых потоков в днище поршня по скорости повышения температуры его внутренней поверхности при нагреве с внешней стороны, и может быть использовано для исследования эффективности влияния теплозащитного покрытия на температуру поршня.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для выявления несанкционированных утечек тепловой энергии. Предложен способ калибровки и поверки измерительной системы узла учета тепловой энергии и теплоносителя с возмущениями, основанный на переключении потока теплоносителя с подающего трубопровода через образцовый узел калибровки на возвратный трубопровод и отключении измерительной системы от объекта потребления.

Изобретение относится к области теплометрии и может быть использовано при калибровке датчиков теплового потока. Способ калибровки термоэлектрического датчика теплового потока заключается в том, что собственное электрическое сопротивление датчика теплового потока измеряют при пропускании переменного тока величины от 1 до 20 мА, а термоэлектрическую добротность измеряют при пропускании постоянного тока величины от 1 до 20 мА, после чего определяют чувствительность термоэлектрического датчика из следующего выражения: где Se - чувствительность термоэлектрического датчика; ACR - собственное сопротивление термоэлектрического датчика; Z - термоэлектрическая добротность датчика; s - площадь чувствительной поверхности термоэлектрического датчика; α - коэффициент Зеебека (термоЭДС) термоэлемента; 2N - количество термоэлементов или спаев в термоэлектрическом датчике.

Котел нагревательный относится к области рекуперативной техники, преимущественно к системам отопления и горячего водоснабжения. В описываемом котле достигается более высокий кпд за счет выполнения теплообменника, состоящего из входного, выходного коллекторов, выполненных из труб диаметром dк и пакета соединительных труб диаметром dп, количество последних выбирают из соотношения: n = d k 2 / d п 2 , каждая из труб пакета изогнута в кривую линию, соответствующую затухающему по амплитуде и частоте колебательному процессу, а их плоскости симметрично наклонены к центральной оси входного коллектора под углом менее 90 градусов.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах автономного теплоснабжения зданий, оборудованных системами водяного отопления. Технический результат - повышение эффективности работы котла за счет усиления теплообмена путем конструктивных изменений, а именно использования в теплообменнике пакета секций, каждая из которых выполнена в виде замкнутого по периметру чугунного прямоугольного профиля, полого внутри, со скругленными углами, и снабжение средних секций, проемами с выполненными по их контуру стыковочными ребрами, кроме последних секций, примыкающих к задней секции, а также выполнение конвективного дымохода со вставками, в виде стальных пластин, снабженных в свою очередь турбулизаторами.

Изобретение относится к конструкциям водогрейных котлов и может быть использовано в системах автономного теплоснабжения. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для измерения теплового потока при определении тепловой эффективности теплообменников, например, автотракторных радиаторов.

Изобретение относится к области коммунальной теплоэнергетике и может быть использовано в котельных установках малой мощности для обогрева помещений. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах автономного теплоснабжения с естественной или принудительной циркуляцией теплоносителя.

Изобретение относится к теплоэнергетике, может быть использовано в отопительных системах, производящих в качестве конечного продукта-теплоносителя горячую воду, и направлено на повышение эффективности отопительного котла, удешевление его конструкции и рациональное использование твердого топлива.

Изобретение относится теплоэнергетике и, в частности, к системам транспортировки жидкостей и способам теплоснабжения потребителей. Цель заявляемого технического решения - расширение диапазона регулирования температуры транспортируемой жидкости и функциональных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что жидкость помешают в герметичный бачок, воздействуют на нее паром, получаемым в процессе кипячения жидкости, и с его помощью вытесняют жидкость из бачка, а затем пар конденсируют с образованием вакуума и с помощью образовавшегося вакуума всасывают в бачок очередную порцию жидкости, пар получают в кипятильной камере за пределами бачка и подают в бачок по трубе, соединяющей эту камеру с бачком, на определенный уровень, при этом температуру вытесняемой жидкости при перекачивании жидкости изменяют путем изменения этого уровня, а при отоплении - путем изменения соотношения объемов бачка и кипятильной камеры и определяют из соотношения: T=ΔV⋅T1/V2+V2⋅T2/ΔV, где T - температура вытесняемой жидкости, ΔV - разность объемов бачка и кипятильной камеры, Т1 - температура всасываемой в бачок жидкости, V2 - объем кипятильной камеры, Т2 - температура кипящей в кипятильной камере жидкости. Устройство для реализации этого способа содержит герметичный бачок с входным и выходным клапанами и кипятильную камеру, кипятильная камера выполнена в виде трубы, вертикально закрепленной под днищем бачка, при этом на нижнем торце трубы закреплен нагреватель, помещенный внутри этой трубы, и входной клапан, а верхний торец трубы размещен внутри бачка, и выходной клапан взаимодействует с донной частью бачка. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх