ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ПО ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

Полезная модель лабораторной установки по теплопередаче предназначена для проведения учебных занятий по дисциплинам «Теплопередача» и «Теплотехника».
Известна лабораторная установка по теплопередаче (см. патент №2271509, приоритет от 13 мая 2004 г., опубл. 10.03.2006, БИ №7), содержащая корпус, выполненный из двух прямоугольных камер - входной и выходной - из оргстекла, на внешней поверхности выходной камеры смонтирован сосуд Дьюара, содержащий воду с тающим льдом. Внешняя стенка входной камеры выполнена из алюминиевой фольги, перед которой установлена панель с лампами накаливания, входная и выходная камеры отделены поверхностью нагрева, изготовленной из алюминиевой фольги и закрепленной на рамке. Входная камера в верхней части и выходная камера в нижней части закрыты крышками, в которых установлены патрубки, имеющие сужение в нижней части и выполненные стеклянными.
Недостатком данной установки является недостаточная точность измерения температуры, сложность конструкции, малая поверхность теплообмена, потребность использования ламп накаливания.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является лабораторная установка по теплопередаче (см. заявка №2006138755 дата поступления в ФИПС 02.11.2006), в которой корпус выполнен цилиндрическим из латуни, содержащим две трубы, помещенных одна в другую. Внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит электронагреватель и два смесителя потока. Внешняя труба открыта сверху и в нижней части имеет выходной патрубок, снаружи смонтирован сосуд, содержащий воду с тающим льдом.
Недостатком данной установки является недостаточная точность измерения температуры за счет того, что невозможно получить двухходовое движение горячего потока и малая поверхность теплообмена.
Задачей полезной модели является повышение точности измерения температуры потока воздуха за счет опытного изучения процесса теплообмена в противоточном теплообменнике.
Указанная задача решается за счет того, что лабораторная установка по теплопередаче, у которой корпус выполнен цилиндрическим из латуни, содержащим две трубы, помещенных одна в другую, внутренняя труба открыта с обеих сторон и содержит электронагреватель и два смесителя потока, внешняя труба открыта сверху и в нижней части имеет выходной патрубок, снаружи смонтирован сосуд, содержащий воду с тающим льдом, имеет внутреннюю трубу, выполненную U-образной формы из латуни, имеет входное сужение в нижней части для перемешивания потока перед измерением температуры нагретого воздуха с помощью термопары и выходное сужение перед измерением температуры выходящего потока с помощью термопары, днище корпуса имеется патрубок для выхода холодного потока воздуха, в котором установлена термопара, температура входящего потока воздуха определяется термометром, установленным в лаборатории.
Выполнение внутри корпуса внутренней трубы U-образной формы, позволяющей создать противоточную схему движения теплоносителя в
отличие от установки, взятой за прототип. При этом увеличивается точность измерения температуры. Данная установка по теплопередаче компактна, имеет низкую стоимость, удобна в работе и позволяет быстро выходить на рабочий режим, а также сменить его.
Полезная модель поясняется фигурами:
На фиг.1 представлена схема установки.
На фиг.2 вид установки сверху.
На фиг.3 - представлена схема изменения температур горячего и холодного потоков.
1
1
2
2
Лабораторная установка по теплопередаче содержит корпус 1, выполненный из латуни, который имеет прямоугольное сечение (фиг.2), верхняя часть открыта для входа воздуха. Внутри корпуса 1 смонтирована U-образная труба 2 из латуни. На корпусе 1 с внешней стороны установлен сосуд 3, содержащий воду с тающим льдом. Во входном участке корпуса 1 размещен электронагреватель 4, мощность которого устанавливается ЛАТРом 5 и контролируется ваттметром 6. Труба 2 имеет входное сужение в нижней части 7 для перемешивания потока перед измерением температуры t' нагретого воздуха с помощью термопары 8 и выходное сужение 9 перед измерением температуры t'' выходящего потока с помощью термопары 10. В днище корпуса 1 имеется патрубок 11 для выхода холодного потока воздуха, в котором установлена термопара 12 для измерения температуры t''. Температура входящего потока воздуха t' определяется термометром, установленным в лаборатории.
Для спуска воды предусмотрен кран 13.
Массовые расходы обоих потоков находятся по величине скорости выходящих теплоносителей с помощью электронного анемометра.
Установка работает следующим образом.
Сосуд 3 заполняют водой с тающим льдом и включают электронагреватель 4, устанавливая заданную мощность ЛАТРом 5 и контролируя ее ваттметром 6. Через 2-3 минуты записывают показания
1
2
термопар 8 (t'') и 12 (t'') до наступления стационарного режима. Затем в журнал наблюдений записывают значения всех температур и скоростей потоков воздуха.
Лабораторная установка по теплопередаче разработана на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция» института архитектуры и строительства СФУ и имеет следующие преимущества: увеличивается точность измерения температуры, простая по конструкции, дешевая, наглядная, позволяет легко устанавливать рабочий режим, позволяет создать эффективную компактную установку за счет свободной конвекции воздуха и не требует использования водяного пара и водопроводной воды.