Спосіб контролю процесу тепловіддачі

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре и может быть использовано в энергетической промышленности, других отраслях народного хозяйства. Известен способ контроля процесса теплоотдачи путем создания в потоке теплоносителя электрических разрядов подачей электрического напряжения на электроды, установленные вдоль теплопередающей стенки [1]. После каждого разряда в жидкости возникает кавитационная парогазовая полость, а также микропузырьки газа от разложения электрическим разрядом жидкости. Благодаря пульсации парогазовых полостей, возникающих после разрядов, вокруг каждой пары электродов возникают интенсивные гидродинамические возмущения, которые турбулизируют жидкость у стенки. Парогазовые полости существуют доли секунды и потоком теплоносителя на значительное расстояние не перемещаются, в отличие от микропузырьков газа, которые также турбулизируют теплоноситель. Недостаток этого способа в том, что он недостаточно эффективный в части интенсификации теплоотдачи. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля процесса теплоотдачи путем создания в потоке теплоносителя электрических разрядов подачей электрического напряжения на электроды, установленные вблизи тепло-передающей стенки, при этом к электродам подводят повышенную удельную энергию, равную 104 - 105Дж/м [2]. При осуществлении этого способа происходят те же процессы, что описаны выше [1], но более интенсивно. Кроме того, авторы объясняют интенсификацию теплоотдачи возникновением ударных волн, чего, однако, можно добиваться не столько увеличением подводимой энергии, а скоростью ее ввода в канал разряда, особенно на начальной стадии, что зависит от параметров электроразрядной установки, осуществляющей разряд. Как видно из описаний аналогов, авторы упустили значительное количество эффектов, сопровождающих разряд в жидкости. Так, неявно предполагается, что в примерах их конкретной реализации положение стенок абсолютно жесткое, несмотря на то, что во втором аналоге количество подводимой к электродам энергии увеличено на порядок. Положение стенки можно считать жестким при ее жесткой установке в пространстве, а также при большой толщине что исключает ее прогибы. Увеличивая толщину стенки, тем самым уменьшают общий коэффициент теплопередачи ухудшая теплопередачу в целом. Сам по себе процесс теплоотдачи является составной частью теплопередачи, второй частью которой является перенос тепла через стенку теплопроводностью, поэтому нет смысла бесконечно улучшать теплоотдачу, если заведомо завышена толщина стенки или выбран материал стенки с заниженным коэффициентом теплопроводности это показывают приведенные формулы. В электрогидроимпульсной технологии в большинстве аппаратов как раз допускается вибрация стенок, или вибрация стенок от электрического разряда является необходимым условием осуществления технологического процесса. В последнем случае стенки передают импульсные нагрузки между средой, где происходит разряд, и средой, куда передаются возмущения. Задачей изобретения является создание способа контроля процесса теплоотдачи, обеспечивающего оптимизацию и стабильность процесса теплоотдачи в случае вибрации теплопередающей стенки, Способ, таким образом, позволяет предотвратить снижение коэффициента теплоотдачи по обе стороны колеблящейся теплопередающей стенки. Поставленная задача решается тем, что в способе контроля процесса теплоотдачи путем создания в теплоносителе электрических разрядов подачей электрического напряжения на электроды, установленные вблизи теплопередающей стенки, согласно изобретению, после подачи напряжения на электроды, измеряют величину ускорения стенки от воздействия электрического разряда и сравнивают ее с оптимальным значением. На фиг.1 и 2 представлены схемы устройств, реализующих предлагаемый способ. Два теплоносителя 1 и 2 с разной температурой герметично разделены теплопередающей стенкой 3. На фиг.1 края стенки 3 жестко зафиксированы, но она допускает прогибы под воздействием импульсной нагрузки (показано пунктиром), на фиг.2 стенка 3 жесткая, однако по периметру она закреплена гибким креплением 4, например, из резины. Электроды 5 и 6 установлены вблизи стенки 3 (или вмонтированы в нее) в одном из теплоносителей 1 или 2. Через коммутатор 7 электроды 5 и 6 подсоединены к высоковольтному накопителю энергии 8. На стенке 3 установлен акселерометр 9, выход 10 которого подключен к анализатору 11. Способ осуществляется следующим образом. На электроды 5 и 6 подают электрическое напряжение. Между электродами происходит пробой жидкости и выделяется запасенная в накопителе 8 энергия. В результате быстрого выделения энергии формируется ударная волна и образуется пульсирующая парогазовая полость, что приводит к одновременной интенсификации теплоотдачи по обе стороны стенки за счет турбулизации поверхностями стенки теплоносителей. При этом теплоносители 1 и 2 до подачи напряжения на электроды могут быть как неподвижными, так и принудительно перемещаться вдоль стенки, На фиг.1 пунктиром показано, что стенка совершает двусторонние колебательные прогибы, на фиг.2 - плоскость стенки колеблется без прогибов за счет растяжения резинового крепления 4, т.е. все точки перемещаются на одинаковое расстояние. После подачи напряжения на электроды происходит перемещение стенки 3 с некоторым ускорением величину которого измеряют и определяют при помощи акселерометра 9 и анализатора 11 (в качестве акселерометра и анализатора могут быть использованы приборы измерительного анализирующего комплекса датской фирмы "Брюль и Къер"). Величину ускорения стенки в результате воздействия электрического разряда сравнивают с оптимальным значением, полученным экспериментальным путем. Приведем пример конкретного выполнения способа применительно к теплопередающей стенке разрядной камеры одного из макетов электроразрядного гидроакустического излучателя, разработанного в ИИПТ-НАН Украины. После подачи напряжения на электроды 6 и 7 измеренная акселерометром величина ускорения в центре стенки составляла этом обеспечивался из камеры При теплоотвод мощностью Измерения выполнялись при стабильной работе устройства в лабораторных условиях, поэтому значение было принято как оптимальное для обеспечения эффективной теплопередачи из разрядной камеры в окружающую среду. При погружении излучателя в море в процессе его работы после подачи напряжения на электроды определялась величина ускорения перемещения теплопередающей стенки от воздействия электрического разряда и сравнивалась затем с оптимальным значением определенным в лабораторных условиях. В данном примере величина что меньше оптимального, значит теплоотдаче по обе стороны стенки занижена в силу того, что с уменьшением значения уменьшаются все другие параметры перемещения стенки (скорость перемещения, амплитуда перемещения) и уменьшается турбулизация теплоносителей, что могло быть вызвано различными нарушениями в работе электрической цепи, например, ухудшением состояния электродов, срабатывающих под воздействием разрядов и кавитационных полостей, снижением напряжения, подаваемого в разрядную цепь. Величина ускорения зависит также от условий работы разрядной камеры. Например, воздействие внешнего повышенного давления на герметичную камеру в условиях погружения на большую глубину в водоем приводит также к снижению реальной величины ускорения Поэтому для излучателя в целом с герметичной камерой оптимальным является значение, определяемое при стабильной работе в условиях наибольшего внешнего гидростатического давления на камеру. Использование предлагаемого изобретения позволяет также осуществлять эффективный контроль за работой разрядной камеры на значительном расстоянии от места ее размещения, например, в морском водоеме.