Заявитель:

Н. Ф. Рагулин С. М. Шестаев

КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗА

Номер патента: 268702


Союз Советских Социалистических Республик

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства № — Заявлено 30.XJ.1968 (№ 1287565/18-10) с
присоединением заявки № —

268702

Кл. 421, 16/01

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

МП к в 01 к 17/08 УДК 536.722(088.8)

Приоритет —
Опубликовано 10.IV.1970. Бюллетень № 14 Дата опубликования описания 2.VII. 1970
Авторы
изобретения    Н. Ф. Рагулин и С. М. Шестаев
Заявитель    —
КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНТАЛЬПИИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ГАЗА
1
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для
определения энтальпии газа в высокотемпературных установках.,
В известных калориметрах отбираемый газ 5 охлаждается жидкостью. Калориметр
состоит из корпуса, трубки, но которой проходит газ, теплоизоляционной
перегородки, разделяющей поток охлаждающей жидкости на два участка.
На первом участке поток жидкости омывает ю наружную поверхность трубки, а на
втором участке — охлаждает корпус калориметра. Теплоизоляционная -.перегородка
предназначена для того, чтобы существенно уменьшить перетекание тепла между
первым и вторым уча- 15 стками движения охлаждающей жидкости.
Калориметр включает также измеритель температуры жидкости на входе в
калориметр, измеритель температуры жидкости в началь- 20 ном сечении
калориметра, где входит газ, измеритель температуры газа на выходе из
калориметра и измерители температуры жидкости и газа в промежуточном сечении.
В таком калориметре для надежного охлаж- 25 дения трубки при высоких
температурах газового потока (~5000— 10000°К) необходимы большие скорости
движения охлаждающей жидкости. При больших скоростях охлаждающей жидкости
приращение ее температуры 30
2
становится малым, а следовательно, понижается точность измерения энтальпии.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения и
увеличение надежности работы калориметра путем удовлетворения двух
противоречивых требований— получение большого перепада температуры охлаждающей
жидкости при ее высокой скорости движения.
Это достигается тем, что в предлагаемом калориметре на внешних поверхностях
трубки и теплоизоляционной перегородки выполнена нарезка соответственно с
постоянным и переменным возрастающим шагом с отношением толщины к шагу резьбы,
равным 0,1—0,15, причем направления резьб на трубке и перегородке взаимно
противоположны.
Конструкция описываемого калориметра представлена на чертеже.
В цилиндрическом корпусе I установлена трубка 2, на внешней поверхности
которой нарезана правая прямоугольная резьба с постоянным шагом. Соосно с
трубкой 2 расположена теплоизоляционная перегородка 3. На внешней поверхности
теплоизоляционной перегородки нарезана левая прямоугольная винтовая резьба с
переменным шагом. Применение резьбы переменного шага у перегородки
Я принципиально важно для уменьшения гидравлического сопротивления охлаждающей
жид-


268702

3
кости, так как по мере подвода тепла возрастают удельные объемы жидкости.
Уменьшению гидравлического сопротивления жидкости также способствует выполнение
взаимно противоположного направления резьб на трубке 2 и теплоизоляционной
перегородке 3.
Ввиду того, что при сборке остаются небольшие щели между резьбой и внутренними
стенками перегородки и корпуса, будет иметь место перетекание охлаждающей
жидкости через эти щели. Для уменьшения перетекания охлаждающей жидкости через
щели необходимо увеличить протяженность щели. Поэтому целесообразно применение
прямоугольной винтовой нарезки с отношением толщины резьбы к шагу, равным
0,1—0,15, имея ввиду также рациональное загромождение проходного сечения
резьбой.
Кроме того, наличие прямоугольной формы резьбы способствует улучшению отбора
тепла от трубки 2 охлаждающей жидкостью. В изготовленном образце калориметра
длина пути охлаждающей жидкости возрастает приблизительно в три раза. Величина
приращения энтальпии .Дг'(Д/) жидкости увеличивается примерно во столько же
раз, что существенно повышает точность измерения энтальпии газа. Кроме того,
вращательное движение позволяет существенно улучшить перемешивание охлаждающей
жидкости и осреднение ее температуры в носовой части калориметра.
Калориметр включает измеритель 4 температуры жидкости на входе в калориметр,
измеритель 5 температуры жидкости в начальном сечении /—/ калориметра,
измеритель 6 температуры газа на выходе из калориметра 6, измеритель 7
температуры жидкости в промежуточном сечении II—II 7 и измеритель 8 температуры
газа в промежуточном сечении ¡1—11 8.
После того, как пущена охлаждающая жидкость, калориметр вводится в поток
горячего газа. Жидкость, поступающая в калориметр, движется по винтовому
каналу, образованному трубкой 2 и теплоизоляционной перегородкой 3, омывая
равномерно внешнюю поверхность трубки 2. В носовой части
калориметра охлаждающая жидкость меняет свое направление движения, попадая в
винтовой капал,
4
образованный винтовой нарезкой на наружной поверхности перегородки 3 и корпусом
I, после чего жидкость из донной области калориметра выбрасывается в газовый
поток.
При установившемся стационарном тепловом режиме калориметра производится
фиксирование температур жидкости и газа в принятых сечениях, и калориметр
выводится из горячего потока газа.
Энтальпия газа на входе в калориметр определяется по формуле:
ж ~ бк
где:    — энтальпия газа на входе в калори
метр;
Ср"— теплоемкость газа на выходе из калориметра;
Срг"'— теплоемкость газа в промежуточном сечении II—11 калориметра;
Тг" — температура газа на выходе из калориметра;
I— температура газа в промежуточном сечении II—II калориметра; температура
жидкости в промежуточном сечении II—// калориметра;
1А1— температура жидкости на входе в калориметр;
I" — температура жидкости на выходе из калориметра.
Предмет изобретен и я
Калориметр для определения энтальпии высокотемпературного газа, содержащий
корпус, трубку, теплоизоляционную перегородку, измерители температуры жидкости
и газа, отли-чающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в нем
на внешних поверхностях трубки и теплоизоляционной перегородки выполнена
нарезка соответственно с постоянным и переменным возрастающим шагом с
отношением толщины к шагу резьбы, равным 0,1—0,15, причем направления резьб на
трубке и перегородке взаимно противоположны.