Установка для визначення контактного термічного опору

Установка для визначення контактного термічного опору, що містить зовні оснащену ребрами металеву трубу, внутрішня порожнина якої частково заповнена робочою рідиною і закрита торцевими пробками з обох сторін, через отвір в одній з 3 17382 4 рервного витіснення газів, що не конденсуються, редачі теплоти в герметичному об'ємі в умовах через шланг назовні труби), що має вирішальну відсутності повітря з характерною для нього висороль при підвищенні точності вимірювань. Значкою ізотермічністю ділянки як теплопідведення, ною мірою також усунуто недолік аналога, що потак і тепловідведення. Уникнення втрат теплоти за лягає у нерівномірності температури основи ребер рахунок теплоізоляції нагрівача та торцевих пров лобовій та кормовій його частинах по відношенбок також веде до підвищення точності вимірюню до набігаючого повітряного потоку, створювавань. Причому, внаслідок герметичності внутрішного в аеродинамічній трубі. ньої порожнини труби забезпечено і розширення В той же час ця конструкція установки для витемпературного діапазону вимірювань, що обмезначення контактного термічного опору має ряд жується тільки характеристиками міцності матерінедоліків. Установка дозволяє проводити вимірюалу труби та товщиною її стінки. Можна також вивання лише до 100°С (внаслідок з'єднання внутрікористовувати в якості робочої рідини всередині шньої порожнини труби з довкіллям та використруби не тільки воду, а й інші теплоносії, як то тання в якості робочої рідини на основі води). В ній спирти, фреони, ацетон та інші. Розташування також відсутня можливість забезпечити герметичдатчиків температури та нагрівача на зовнішній ність ущільнень торцевих пробок, що не дає можповерхні труби дозволяє суттєво спростити монливості побудувати чітко виражений випаровуватаж, що виконується в умовах візуального доступу льно-конденсаційний цикл, що, в свою чергу, не до всіх елементів установки на відміну від протодозволяє отримати високу ізотермічність повертипу, а також підвищити надійність за рахунок підхонь, а разом з тим, не дозволяє суттєво підвищивищення якості робіт при монтажі та можливості ти точність вимірювань. Характеризується також безперешкодного усунення пошкоджень, наприустановка-прототип складністю будови та монтаклад пошкоджень датчиків температури. жу, так як частина датчиків температури та нагріТехнічна суть та принцип дії установки для вивач знаходяться всередині труби. значення контактного термічного опору пояснюВ основу корисної моделі поставлено задачу ється кресленням. створення установки для визначення контактного На кресленні зображено установку для визнатермічного опору, в якій нова будова металевої чення контактного термічного опору в розрізі. труби та нове розміщення нагрівача і датчиків теУстановка включає в себе переважно розміщену мператури дозволили б забезпечити підвищення вертикально металеву трубу 1 з ребрами 2 на її точності вимірювань та розширення температурзовнішній поверхні. Внутрішня порожнина труби 3, ного діапазону роботи при одночасному спрощенні що утворена внутрішньою поверхнею труби 1 та монтажу та підвищенні надійності. пробками 4 і 5, частково заповнена робочою рідиПоставлена задача вирішується тим, що в ною 6. Пробка 5 споряджена металевою трубкою установці для визначення контактного термічного 7, герметично ущільненою після заповнення рідиопору, що містить зовні споряджену ребрами мени 6 та видалення повітря з порожнини труби 3. талеву трубу, внутрішня порожнина якої частково Датчики температури 8 встановлено на зовнішній заповнена робочою рідиною і закрита торцевими поверхні труби 1, а датчики температури 9 - в оспробками з обох сторін, через отвір в одній з яких нові ребер 2. Нагрівач 10 через електроізолюючий виведено зовні труби шланг, встановлені в канавматеріал 11 розміщено на зовнішній поверхні труках датчики температури, що закріплені в основі би 1. Зовні нагрівача 10 та торцевої пробки 4 встаребер та на поверхні труби, нагрівач, згідно з коновлено теплоізолюючий матеріал 12, а зовні торрисною моделлю, торцеві пробки та шланг у вицевої пробки 5 та навкруги металевої трубки 7 гляді металевої трубки виконано з того ж металу, теплоізолюючий матеріал 13. Товщина теплоізощо і труба, торцеві пробки герметично з'єднано з люючого матеріалу вибирається такою, щоб темтрубою, а шланг герметично з'єднано з однією з пература на його зовнішній поверхні була близьторцевих пробок, внутрішню порожнину труби звікою до температури зовнішнього середовища,льнено від повітря, прохідний отвір шланга гермепричому вона може змінюватися в залежності від тично перекрито, а датчики температури та нагрітемпературного рівня роботи установки та веливач розташовані на зовнішній поверхні труби, чини підведеної електричної потужності. причому нагрівач та торцеві пробки покриті теплоіУстановка для визначення контактного термічзолюючим матеріалом. ного опору працює наступним чином. Подається Виконання торцевих пробок та шлангу у виживлення на нагрівач 10. Шляхом змінювання погляді металевої трубки з того ж металу, що і труба, тужності підведеної електричної потужності вибиі їх герметичне з'єднання з трубою та з однією з рають температурний режим роботи установки та торцевих пробок відповідно, видалення через досягають стаціонарного режиму її роботи (тобто шланг повітря з внутрішньої порожнини труби, режиму, коли при незмінності підведеної електригерметичне перекриття прохідного отвору шланга, чної потужності температура зовнішньої поверхні розташування датчиків температури та нагрівача металевої труби більше не змінюється). Після цьона зовнішній поверхні труби та покриття нагрівача го проводять вимірювання температури зовнішньої та торцевих пробок теплоізолюючим матеріалом поверхні металевої труби 1 термопарними датчидозволяє суттєво підвищити точність вимірювань ками 8 та температуру основи ребер 2 датчиками за рахунок забезпечення високої ізотермічності температури 9. Після цього визначають контактний зовнішньої поверхні металевої труби шляхом затермічний опір за формулою R t / q , де стосування для передачі теплоти від нагрівача до t t1 t2 ; t1 - середня температура зовнішньої тепловіддаючої поверхні тобто оребреної поверхповерхні труби 1 в кількох перерізах, отриману за ні, випаровувально-конденсаційного способу пе 5 17382 6 дою) та видалення через нього повітря. Датчики допомогою датчиків температури 8; t 2 - середня температури (мідь-константанові термопари) температура основи ребер 2 в кількох перерізах, встановлювались та закріплювались в канавках в отриману за допомогою датчиків температури 9; q основі ребер та на зовнішній поверхні труби в - густина підведеного теплового потоку. трьох перерізах на відстані 20мм з кожної із сторін Виготовлена та випробувана установка для оребрення та на його середині. Ширина та глибина визначення контактного термічного опору, що маканавок становили відповідно 0,6 та 0,8мм. Номела у своєму складі зовні споряджену ребрами ри термопар на зовнішній поверхні труби - t2, t4, t6, (АД1) несучу трубу (сталь марки сталь 10), закриту а в основі ребер - t1, t3, t5. Нагрівач з ніхрому потуз обох сторін металевими пробками (сталь марки жністю 0,5кВт був розміщений зовні труби на чассталь 10). На несучій трубі (зовнішній діаметр тині її поверхні, вільної від ребер. Зовні нагрівач та 25мм) методом накатки було встановлено 110 торцеві пробки були відокремлені від довкілля ребер висотою 13,5мм (діаметр основи ребер шаром картону з базальтових волокон. Випробу28мм) та товщиною 0,6мм з кроком 3мм. Коефіцівання проводились в умовах охолодження, близьєнт оребрення становив 14,6. Через отвір в одній з ких до природної конвекції (коефіцієнт тепловіддапробок було виведено зовні труби шланг у вигляді чі від оребреної частини труби до повітря становив металевої трубки (сталь марки сталь 10). Герме5,9Вт/м2·0С) при середній температурі в приміщентизація всіх з'єднань була виконана за допомогою ні 20°С. Труба при випробуваннях була встановаргоно-дугового зварювання. Прохідний отвір лена вертикально. При проведенні випробувань шланга було герметично перекрито та заварено були отримані наступні результати, занесені в після часткового заповнення внутрішньої порожтаблицю. нини труби робочою рідиною (дистильованою воТаблиця Результати випробувань установки для визначення контактного термічного опору Q, Вт t1, °C t2, °C t3, °C t4, °C t5, °C t6, °C t , °C q, Вт/м2 2 Rкk, м ·°С/Вт 100 78,4 80,5 78,2 80,5 78,8 79,75 1,783 8561,643 2,08·10-4 200 111,75 115,75 111,5 116.0 113,75 116,2 3,65 17123,287 2,13·10-4 В результаті проведених випробувань і вимірів було з'ясовано наступне: - виготовлення, монтаж та ремонт (при необхідності) установки для визначення контактного термічного опору є достатньо простими і не потребують значних витрат робочого часу та зусиль; - досягається задовільна відповідність між температурами поверхні несучої труби та основи ребер в різних перерізах і, відповідно, отримані прийнятні величини термічного опору контакту даної пари матеріалів несучої труба та оребрення (сталь-алюміній) з даним методом нанесення оре 250 133,2 138,4 133,0138,2 135,75 138,6 4,416 21404,109 2,063·10-4 300 146,6 152,0 146,4 152,6 149,2 152,2 4,866 25684,931 1,894·10-4 350 173,6 180,4 174,2 181,0 176,4 178,8 5,333 29965,753 1,779·10-4 брення (накатка) в дослідженому діапазоні режимів; - використання в якості робочої рідини інших рідин (етанол, аміак, етиленгліколь, тощо) дозволяє значно розширити діапазон температур при визначенні контактного термічного опору; - установка дозволяє визначити контактний термічний опір для труб, які мають однакові матеріали несучої труби та оребрення, а також для різноманітних біметалевих труб, де використовуються різні матеріали несучої труби та оребрення. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 17382 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601