ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ИСПАРЕНИИ ВОДЫ В ПОТОК ВОЗДУХА

Полезная модель относится к установкам для проведения учебных занятий по дисциплинам «Тепломассообмен» и «Теплотехника».
Известна лабораторная установка по теплопередаче (ФИПС, peг. №2006138755 от 02.11.2006), содержащая корпус, электронагреватель, патрубки для выхода нагретого воздуха, у которой вертикальный цилиндрический корпус выполнен из латуни, содержит две трубы по типу «труба в трубе», внутренняя труба, открыта с обеих сторон, содержит электронагреватель, подсоединенный к находящимся снаружи ваттметру и ЛАТРу, и два смесителя потока, внешняя труба открыта сверху и в нижней части имеет коническую форму с выходным патрубком, снаружи наружной трубы смонтирован сосуд, содержащий воду с тающим льдом и патрубком для слива воды.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности является лабораторная установка по термодинамике, патент №2126175,
МКИ G09В 23/16, опубл. 02.10.1999 г. бюл. №4), которая дополнительно снабжена увлажнителем, сосудами для воды, смесителями потока, автотрансформатором и ваттметром, при этом в качестве нагревателя установлен электронагреватель, корпус выполнен в виде вертикально установленной трубы, в которой смонтированы электронагреватель и увлажнитель, на корпусе со стороны внешней его поверхности нанесена тепловая изоляция, смесители потока установлены за нагревателем и за увлажнителем, а клапан, предназначенный для измерения расхода потока, установлен в выходном сечении корпуса, взятая за прототип. Недостатком установки является малая поверхность испарения воды в поток воздуха.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения температуры потока, обеспечение условия адиабатного увлажнения воздуха, опытное изучение процесса тепломассообмена между водой и потоком воздуха.
Лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха, содержащая корпус в виде трубки, электронагреватель, ваттметр, смесители потока, термопарами, у которой корпус выполнен изогнутым, в вертикальной нижней части установлен электронагреватель, в наклонной верхней части корпуса смонтирован удлиненный опытный участок в виде стеклянной трубки, обернутой с внешней стороны влажной материей, опытный участок фиксируется в корпусе игольчатыми опорами, имеющими на концах резиновые шарики для предотвращения скольжения, для удаления излишков воды используется тканевая лента, смесители потока воздуха выполнены в виде шайб с отверстиями в центре.
Данная лабораторная установка благодаря выполнению корпуса изогнутым позволяет лучше отводить воду, а выполнение опытного участка в виде стеклянной трубки, закрепленной на корпусе и выполнение шайб с отверстиями в центре значительно повышает точность измерения температуры потока.
На фиг.1 представлена описываемая установка, на фиг.2 представлены процессы во влажном воздухе в диаграмме h-d (1-2 нагревание воздуха, 2-3 - увлажнение воздуха).
2
Корпус 1 установки выполнен из изогнутой стеклянной трубки. В нижнем вертикальном участке смонтирован электронагреватель 2, мощность которого устанавливается с помощью ЛАТРа 3 и контролируется ваттметром 4. За электронагревателем 2 находится смеситель потока 5, изготовленный из тонкого стеклолита в виде шайбы с отверстием. Смеситель потока 5 предназначен для выравнивания температуры воздуха t перед измерением с помощью термопары 6 (фиг.2). Термопара вводится по центру потока через патрубок 7.
На оси наклонной части корпуса 1 установлен опытный участок 8 в виде стеклянной трубки 9, обернутой с внешней стороны влажной хлопчатобумажной материей. Опытный участок 8 фиксируется в корпусе 1 игольчатыми опорами 10, имеющими на концах резиновые шарики для предотвращения скольжения опытного участка 8. Увлажнение материи водой из сосуда 11 производится по резиновой трубке, пропущенной через патрубок 12. Излишняя вода от опытного участка 8 удаляется по тканевой ленте 13, пропущенной через патрубок 14 в сосуд 15.
3
3м
За опытным участком 8 установлен смеситель потока 16. После него производится измерение температуры сухого термометра t термопарой 17, введенной в поток через патрубок 18, и температуры мокрого термометра t термопарой 19, установленной через патрубок 20.
С внешней стороны установка покрыта слоем тепловой изоляции 16.
Расход воздуха определяется по скорости выходящего потока, измеряемой электронным анемометром.
Установка работает следующим образом. Материю на опытном участке 8 увлажняют водой из сосуда 11. Затем включают в сеть электронагреватель 2, устанавливая требуемую мощность с помощью ЛАТРа 3 и ваттметра 4. Термопарой 17 контролируют наступление стационарного
1
1
режима, при котором показания термопары остаются постоянными по времени. После достижения стационарного режима измеряют показания всех термопар и скорости потока. Параметры воздуха, поступающего в установку - температуру t и относительную влажность φ определяют по психрометру, находящемуся в лаборатории.
Лабораторная установка для изучения тепломассообмена при испарении воды в поток воздуха изготовлена на кафедре теплотехники, использование ее значительно повышает точность изменения температуры потока, создаются условия для обеспечения увлажнения воздуха, опытное изучение процесса тепломассообмена между водой и потоком воздуха. Установка проста в изготовлении, наглядна, не требует больших затрат и использования вентилятора. Кроме того, она легко выходит на заданный режим и позволяет быстро устанавливать новый режим работы.