Стенд досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків

Реферат: Стенд для досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків містить систему генерації параметрів теплоносія в трубах, систему подавання повітря на охолодження. Додатково стенд оснащений автотрансформатором, підключеним до двигуна вентилятора, чотирма трубними електричними нагрівачами, які вмонтовані у парогенератор, та поворотним пристроєм зміни кута подавання повітря, підключеним повітропроводами до вентилятора. UA 97712 U (54) СТЕНД ДОСЛІДЖЕНЬ ПРОЦЕСІВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ ТА КОНДЕНСАЦІЇ ПІД ЧАС РУХУ ДВОФАЗНИХ ПОТОКІВ UA 97712 U UA 97712 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики та може бути застосована для отримання результатів експериментальним шляхом, на основі яких корегуються існуючі методики теплових розрахунків апаратів повітряного охолодження. Відома дослідна установка [А.П. Солодов, EBook\Chapt_14_Integral_Method_CroosTubeFlow.pdf], що складається з циліндричної трубки, яка нагрівається електричним струмом та встановлена в каналі, через який вентилятором прокачується повітря. Зміна витрати повітря та швидкості обтікання циліндра здійснюється регулюючою діафрагмою. Недоліком такої дослідної установки є зміна витрати повітря за допомогою діафрагми, що при зміні режимів призводить до зміни аеродинамічних характеристик у каналі. Нагрівання циліндричної трубки за допомогою електричного струму через велику інерційну здатність ускладнює встановлення та дотримання заданих параметрів під час проведення експериментів. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є експериментальний стенд для дослідження теплопередачі в модельній секції апаратів повітряного охолодження [Шарипов М.И., Абдеев Р.Г. Повышение энергоэффективности аппаратов воздушного охлаждения нефтегазовой отрасли совершенствованием методов проектирования и изготовления // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2008. - № 11. - С. 134-135], що містить парогенератор, експериментальну модельну трубну секцію, яка розташована в каналі і куди подається повітря від вентилятора. Недоліком такого стенда є неможливість регулювання параметрами пари, що подається у трубну секцію, та неможливість подавання повітря з різною швидкістю та під різними кутами. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення стенда для досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків шляхом додаткового його оснащення автотрансформатором, чотирма трубними електричними нагрівачами, які вмонтовані у парогенератор, та поворотним пристроєм зміни кута подавання повітря, що дозволить регулювати параметрами теплоносія та повітря під різними кутами і тим самим зменшити енергоспоживання. Поставлена задача вирішується тим, що стенд для досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків, який складається з системи генерації параметрів теплоносія в трубах та системи подавання повітря на охолодження, згідно з корисною моделлю, додатково оснащений автотрансформатором, підключеним до двигуна вентилятора, чотирма трубними електричними нагрівачами, які вмонтовані у парогенератор, та поворотним пристроєм зміни кута подавання повітря, підключеним повітропроводами до вентилятора. Запропонована конструкція забезпечує можливість більш детального дослідження процесів теплопередачі під час руху двофазних потоків у трубах та трубних пучках конденсаторів апаратів повітряного охолодження. Обладнання для регулювання параметрами теплоносія в трубах та швидкостями обтікання труби забезпечує встановлення необхідних параметрів при проведенні досліджень під різними кутами подавання повітря. Робочим тілом може бути фреон, вода та інша рідина, яка використовується в охолоджувальній техніці. Суть запропонованої корисної моделі пояснюється кресленнями. На фіг. 1 наведено схему стенда для досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків, на фіг. 2 наведено схему пристрою для зміни кута подавання повітря. Стенд складається з двох контурів: пароводяного І та водяного II. Пароводяний контур І складається з електричного парогенератора 1, стабілізуючої ділянки 2, випробувальної ділянки 3 та напірного вентилятора апарата повітряного охолодження 4. Частина (або увесь) теплоносія - фреону, пари або інше, що конденсується на випробувальній ділянці 3, у вигляді конденсату накопичується у мірній ємності з водомірним склом 5, а залишки пару конденсуються у теплообмінному апараті 6. Увесь конденсат збирається в ресивері 10. Поповнення запасу води у парогенераторі здійснюється за допомогою водяного насоса 11. Водяний контур II, який призначено для охолодження пари, складається з дренажної колонки 7, ротаметра 8, водяного насоса 9 та теплообмінного апарата 6. Стенд працює наступним чином. Робота контуру І. У парогенераторі 1 за допомогою трубних електричних нагрівачів (ТЕН-ів) вода перетворюється у пар, що подається через стабілізуючу ділянку 2 до випробувальної ділянки 3, де охолоджується повітрям за допомогою вентилятора апарата повітряного охолодження 4. Частина пари (або увесь об'єм) на випробувальній ділянці 3 конденсується, при цьому конденсат накопичується в мірний ємності з водомірним склом 5, а залишки пари надходять у теплообмінний апарат 6, де також конденсуються. З мірної ємності та з теплообмінного апарата конденсат подається у ресивер 10. Після того, як у парогенераторі рівень води становить менше припустимого (контролюється значенням на водомірнім склі 1 UA 97712 U 5 10 15 20 парогенератора), то включають насос 11, який з ресивера 10 перекачує конденсат у парогенератор до необхідного рівня. Якісне регулювання параметрами пари здійснюється шляхом зміни подачі електричної напруги на трубні електричні нагрівачі (ТЕН-и) та залежить від кількості включених ТЕН-ів. Регулювання витратами повітря, що подається апаратом повітряного охолодження 4 на випробувальну ділянку 3, здійснюється за допомогою автотрансформатора, до якого підключено двигун вентилятора. За допомогою поворотного пристрою 13 змінюється кут подавання повітря на випробувальну ділянку 3. Кількість конденсату, що утворюється на випробувальній ділянці, визначається за допомогою мірної ємності 5. Робота контуру II. Залишки пари, після випробувальної ділянки контуру І, конденсуються в теплообмінному апараті 6, по другому контуру якого циркулює вода за допомогою насоса 9. Витрати води, що надходить на охолодження в теплообмінний апарат, вимірюються за допомогою ротаметра 8. На запропонованому стенді проведено комплекс досліджень гофрованих труб діаметром 32 мм з нержавіючої сталі з метою застосування їх у апаратах повітряного охолодження. У трубу подавався пар температурою 165 °C під тиском 6 бар. Експериментальним шляхом визначалась кількість конденсату, що утворилася у гофрованій трубі при подаванні на неї повітря під різними кутами з кроком 15°. На основі отриманих експериментальних даних розроблено рекомендації по застосуванню пучків гофрованих труб у конденсаторах апаратів повітряного охолодження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Стенд для досліджень процесів теплопередачі та конденсації під час руху двофазних потоків, що містить систему генерації параметрів теплоносія в трубах та систему подавання повітря на охолодження, який відрізняється тим, що додатково оснащений автотрансформатором, підключеним до двигуна вентилятора, чотирма трубними електричними нагрівачами, які вмонтовані у парогенератор, та поворотним пристроєм зміни кута подавання повітря, підключеним повітропроводами до вентилятора. 2 UA 97712 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3