Патент на изобретение №2359193

(54) ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

(57) Реферат:

Лабораторная установка по теплопередаче предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Теплопередача» и «Теплотехника». Целью изобретения является создание экономичной лабораторной установки по изучению теплопередачи в противоточном теплообменнике за счет точности определения температуры, увеличения тепловой производительности за счет увеличения поверхности нагрева, получения более дешевой и наглядной конструкции. Поставленная задача выполняется за счет того, что лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха, у которой вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит внутреннюю и наружные трубы, помещенные одна в одну, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит установленные в нижней части электронагреватель, присоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, в верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха, нижний и верхний патрубки для ввода термопар, наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком для ввода термопары, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива воды. 2 ил.

Лабораторная установка по теплопередаче предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Теплопередача» и «Теплотехника».

Известна лабораторная установка по исследованию теплопередачи в пароводяном теплообменнике (см. А.П.Солодов, Ф.Ф.Цветков, А.В.Елисеев, В.А.Осипова. Практикум по теплопередаче. – М.: Энергоатомиздат, 1986, с.195), представляющая собой двухходовой теплообменник, греющей средой в котором служит сухой насыщенный водяной пар из магистрали, холодным теплоносителем является вода из водопроводной сети. К недостаткам установки следует отнести необходимость иметь источник водяного пара и водопроводную сеть.

Недостатками конструкции является то, что установка достаточно сложна и менее эффективна.

Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является лабораторная установка по теплопередаче (см. патент 2271509, приоритет от 13 мая 2004 г., опубл. 10.03.2006, БИ 7), содержащая корпус, выполненный из двух прямоугольных камер – входной и выходной – из оргстекла, на внешней поверхности выходной камеры смонтирован сосуд Дьюара, содержащий воду с тающим льдом, внешняя стенка входной камеры выполнена из алюминиевой фольги, перед которой установлена панель с лампами накаливания, входная и выходная камеры отделены поверхностью нагрева, изготовленной из алюминиевой фольги и закрепленной на рамке, входная камера в верхней части и выходная камера в нижней части закрыты крышками, в которых установлены патрубки, имеющие сужение в нижней части и выполненные стеклянными.

Недостатком данной установки является сложность конструкции, малая поверхность теплообмена, потребность использования ламп накаливания, меньшая точность измерения температуры.

Целью изобретения является создание экономичной лабораторной установки по изучению теплопередачи в противоточном теплообменнике за счет точности определения температуры, увеличения тепловой производительности за счет увеличения поверхности нагрева, получения более дешевой и наглядной конструкции.

Поставленная задача выполняется за счет того, что лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха, у которой вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит внутреннюю и наружные трубы, помещенные одна в одну, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит установленные в нижней части электронагреватель, присоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, в верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха, нижний и верхний патрубки для ввода термопар, наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком для ввода термопары, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива воды.

Выполнение лабораторной установки по теплопередаче в виде вертикального цилиндрический корпуса из латуни, содержащего внутреннюю и наружные трубы, помещенные одна в одну, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит электронагреватель, ваттметр, ЛАТРом, установленные в нижней части, в верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха и нижний и верхний патрубки для выхода воздуха, наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива, позволяет увеличить поверхность нагрева по сравнению с установкой, взятой за прототип, что позволяет увеличить тепловую производительность. При этом увеличивается точность измерения температуры. Данная установка по теплопередаче компактна, имеет низкую стоимость, удобна в работе и позволяет быстро выходить на рабочий режим, а также сменить его.

Лабораторная установка по теплопередаче представлена на фиг.1 и 2.

Фиг.1 – схема лабораторной установки;

Фиг.2 – схема изменения температуры вдоль поверхности нагрева.

Лабораторная установка по теплопередаче (см. фиг.1) содержит вертикальный цилиндрический корпус из латуни, который содержит две трубы – внутреннюю трубу 1 и наружную трубу 2, помещенные одна в одну. Внутренняя труба 1 открыта с обеих сторон, внутри нее в нижней части установлен электронагреватель 3, мощность которого устанавливается ЛАТРом 4 и контролируется ваттметром 5. Для выравнивания температуры потока установлены смесители потока воздуха: нижний 6 и верхний 7. Нижний 8 и верхний 9 патрубки служат для ввода термопар. Измерение температуры потока воздуха производится нижней термопарой TI через нижний патрубок 8 и верхней термопарой TII, установленной в верхней части внутренней трубы 1 через верхний патрубок 9.

Наружная труба 2 открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком 10 для ввода термопары TIII. Снаружи наружной трубы 2 смонтирован сосуд 11 со льдом и патрубком для слива 12.

Лабораторная установка по теплопередаче работает следующим образом.

Включают электронагреватель 3, и поток горячего воздуха начинает движение снизу вверх. Сосуд 11 заполняют водой и льдом, и холодный воздух движется сверху вниз. Создается противоточное движение теплоносителей. Температура горячего потока на входе и выходе, а также температура холодного потока на выходе измеряется термопарами TI, TII, TIII. Скорости потоков, а затем и расход находят с помощью электронного анемометра.

Термопара TI предназначена для измерения температуры t^/₁ нагретого воздуха и (см. фиг.2) помещается через нижний патрубок 8. Термопара TII предназначена для измерения температуры t^{₁ выходящего потока нагретого воздуха и помещается через верхний патрубок 9.}

Внешняя труба 2 предназначена для организации потока холодного воздуха с температурой на входе t^/₂ через верхнее кольцевое пространство. Температура потока на входе t^/₂ измеряется термометром. Снаружи внешней трубы 2 смонтирован сосуд 11, содержащий воду с тающим льдом. Нижняя часть внешней трубы 2 выполнена конической формы, припаяна к внутренней трубе 1 и имеет выходной патрубок 10. В выходном патрубке 10 установлена термопара TIII для измерения температуры t^{₂ выходящего потока воздуха. Схема изменения температуры вдоль поверхности нагрева приведена на фиг.2.}

Лабораторная установка по теплопередаче разработана на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» КрасГАСА и имеет следующие преимущества: простая по конструкции, дешевая, наглядная, позволяет легко устанавливать рабочий режим работы. Изобретение позволяет создать экономичную, дешевую и наглядную лабораторную установку по изучению теплопередачи в противоточном теплообменнике.

Формула изобретения

Лабораторная установка по теплопередаче, содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха, отличающаяся тем, что вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит внутреннюю и наружные трубы, помещенные одна в одну, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит установленные в нижней части электронагреватель, присоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, в верхней и нижней части установлены нижний и верхний смесители воздуха, нижний и верхний патрубки для ввода термопар, наружная труба открыта в верхней части для входа воздуха, в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком для ввода термопары, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд со льдом и патрубком для слива воды.

РИСУНКИ