устройство для измерения локальных тепловых потоков

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.

Описание изобретения к патенту

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.