Конвекция прибор для измерения

Прибор для изучения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных каналах

Номер патента: 1601625

Конвекция прибор для измерения

Конвекция прибор для измерения

Конвекция прибор для измерения

Текст

(5 САНИЕ ИЭОБРЕТРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТО(21) 4424526/31 (22) 12,05.88 (46) 23.10,90. (71) Винницкий39инский институ Бюл медиц гова яичный 088.8) ое свид С 09 им. Н.И(56 етел 23/ Ав тор с 7, кл75 ЗУЧЕНИЯ И ДЕМОНСТРА КОСТИ В СПИРАЛЕВИДПРИБОР ДЛЯ КОНВЕКЦИИ ЖИДЦИИ чебно-деприборам я и деи в спипри непрока при- стен- евидение депутемактерис» ных часстенке ько спиличным(нати в со анизмово ен прибор тоже, в, видид сверзервуар 1, кочасти съемнойй иэ теплоизоляи акручиьно, аироваен на д ыполнен ст ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР(57) Изобретение относится к учебнодемонстрационным измерительным приборам и предназначено для измеренияи демонстрации конвекции жидкости вспиралевидных замкнутых каналах принеравномерном нагреве. Целью изобреИзобретение относится к;страционным измерительныи предназначено для измеренинстрации конвекции жидкосралевидньи замкнутых каналахравномерном ее нагреве.Цель изобретения — расшимонстрационных возможностейдемонстрации и измерения хартик круговой конвекции жидксудах транспортных систем оНа фиг.1 изображеди; на фиг.2 -2тения является расширение демонстра» ционных возможностей путем демонстрации и измерения характеристик круговой конвекции жидкости в сосудах транспортных систем организмов. Прибор содержит резервуар, разделенный на две части съемной теплоизолирующей стенкой с отверстиями, через которые проведены замкнутые спиралевидные трубки из прозрачного материала. Каналы трубок заполнены водой, в которую введены взвешенные частицы окрашенного вещества. Кроме того, в каналы трубок введены термодатчики по обе стороны от теплоиэолирующей стенки. Разделенные стенкой части резерву» с ара заполнены холодной и теплой водой, разницу температур которой можно регулировать. 2 ил.С: ционного материала. В стенке 2полнены отверстия, через которьведена эластичная прозрачная тр3, образующая цилиндрической фоспираль. Витки трубки 3 плотнолегают к поверхностям отверстиики 2. Таким образом витки спиралной трубки 3 разделены стенкойдве части, находящиеся в раэтях резервуара 1. При этом на2 может быть размещено несколралевидных трубок 3 с раэнаправлением закручиванияпример, пара спиралевидных трубпротивоположным направлением з. вания ориентирована горизонталдругая аналогичная пара ориентна вертикально, т,е. поперечно и про,цольно вектору силы земного притяжения), Дпя удобства рассмотрения на фиг. 1 и 2.показана только одна трубка 3, Концы трубки 3 соединены резиновым съемным кольцом 4. Стенка 2 установлена в желобках 5 резервуара, Иежду стенкой 2 и желобками 5 установлены герметизирующие проклад ки 6. По обе стороны от стенки 2 в ,канал трубки 3 введены термодатчики 7, связанные с пластинками 8 резервуара 1. На резервуаре 1 по обе стороны от стенки 2 установлены четыре 15 , водопроводных крана 9. Один из кра.нов 9 служит для подачи холодной воды, а другой — теплой. Третий и четвертый краны подключают к сливу.При подготовке к работе снимают 20резиновое кольцо 4 с одного концатрубки 3 и канал трубки заполняют про кипяченной, мало газированной водой,избегая попадания пузырьков воздуха в воду. В канал вводят метку в виде 25 взвешенных частиц окрашенного вещества. Затем обе части резервуара 1 заполняют соответственно холодной и теплой водой, которая должна перекрывать трубку 3. Таким образом, части 3 О резервуара 1 выполняют роль, соответственно холодильника и нагревателя, Резиновым кольцом 4 под водой замыкают концы трубки 3. Термодатчики 7 подключают к измерительному З 5 прибору, Прибор устанавливают вдали от тепло- и светоисточников, При выравнившейся температуре жидкости в канале трубки 3 и резервуаре 1 убеж» даются, что введенные. в жидкость мет ки остаются неподвижными.При помощи кранов 9 изменяют разность температур в противоположных частях резервуара 1 (холодильника и нагревателя), По движению меток на блюдают за конвекцией жидкости в канале трубки 3. При горизонтапьком расположении трубки 3 в частях ее витков, находящихся в нагревателе, метки поднимаются вверх, т,е. противоположно вектору силы земного притяжения, а в частях, находящихся в холодильнике, опускаются вниз. В трубках с различным направлением закручивания направления общегодвижения жидкости также будут различными, При вертикальном расположениитрубок с различным направлением закручивания направление общего движенияжидкости одинаково » вверх (противоположно вектору силы земного притяжения),Измеряют скорость движения метокпри данных показаниях термодатчиков7. Затем меняют разность температурв холодильнике и нагревателе при помощи кранов 9 по заранее разработанной программе и повторяют измеренияхарактеристик конвекции воды.Предлагаемым прибором можно моделировать конвекцию жидкости в транспортных системах организмов, учитывая тот факт, что сосуды транспортныхсистем замкнуты, имеют спиралевиднуюформу и подвержены воздействию градиента температур, возникающего, например, вследствие теплообмена в организме и с окружающей средой.Формула изобретенияПрибор для изучения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных каналах, содержащий спирапевидныетрубки из прозрачного материала с жид-костью, нагреватель и холодильник ввиде резервуаров с жидкостью раэлич»ной температуры и срЕдство демонстра-,ции конвекцни жидкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей пу»тем демонстрации и измерения характеристик круговой конвекции жидкости всосудах транспортных систем организмов, нагреватель и холодильник имеютобщую съемную теппоизолирукщую стен-.,ку с отверстиями, спиралевидные трубки выполнены замкнутыми, установленными вдоль теппоизолирукщей стенки вее отверстиях и погружены в жидкостинагревателя и холодильника, а средство демонстрации конвекции жидкости выполнено в виде введенных в спирапевидные трубки термодатчиков ивзвешенных частиц окрашенного вещест»ва.1601625 Составитель О. КроиторРедактор Е.Панп Техред М.Дидык Корректор С.Черни и роизводственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагари э 3271 Тираж 388 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЗакВ Подпис по изобретениям и

Заявка

ВИННИЦКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. Н. И. ПИРОГОВА

ПШЕНИЧНЫЙ НИКОЛАЙ ФЕДОРОВИЧ, ПШЕНИЧНЫЙ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

Прибор для изучения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных каналах

Изобретение относится к учебно-демонстрационным измерительным приборам и предназначено для измерения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных замкнутых каналах при неравномерном нагреве. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей путем демонстрации и измерения характеристик круговой конвекции жидкости в сосудах транспортных систем организмов. Прибор содержит резервуар, разделенный на две части съемной теплоизолирующей стенкой с отверстиями, через которые проведены замкнутые спиралевидные трубки из прозрачного материала. Каналы трубок заполнены водой, в которую введены взвешенные частицы окрашенного вещества. Кроме того, в каналы трубок введены термодатчики по обе стороны от теплоизолирующей стенки. Разделенные стенкой части резервуара заполнены холодной и теплой водой, разницу температур которой можно регулировать. 2 ил.

РЕСПУбЛИК (19) (11) (51)5 С 09 В 23/12

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4424526/31-12 (22) 12.05.88 (46) 23.10.90. Бкл. ¹ 39 (71) Винницкий медицинский институт им. Н.И.Пирогова (72) Н.Ф.Пшеничный и А.Н,Пшеничный (53) 371.66(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 75487, кл. G 09 В 23/16, 1948.

1 (54) ПРИБОР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИИ КОНВЕКЦИИ ЖИДКОСТИ В СПИРАЛЕВИДНЫХ КАНАЛАХ (57) Изобретение относится к учебнодемонстрационным измерительным приборам и предназначено для измерения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных замкнутых каналах при неравномерном нагреве. Целью изобреИзобретение относится к учебно-деи.страционным измерительным приборам и предназначено для измерения и дем нстрации конвекцин жщ кости в спиралевидньи замкнутых каналах при неравномерном ее нагреве.

Цель изобретения — расширение демонстрационных возможностей путем

1 демонстрации и измерения характерис» тик круговой конвекции жидкости в сосудах транспортных систем организмов.

На фиг.1 изображен прибор, вид спереди; на фиг.2 — то же, вид сверху р

Прибор содержит резервуар 1, который разделен на две части съемной стенкой 2, выполненной иэ теплоизоля-

2 тения является расширение демонстра» ционных возможностей путем демонстрации и измерения характеристик круговой конвекции жидкости в сосудах транспортных систем организмов. Прибор содержит резервуар, разделенный на две части съемной теплоизолирующей стенкой с отверстиями, через которые проведены замкнутые спиралевидные трубки из прозрачного материала. Каналы трубок заполнены водой, в которую введены взвешенные частицы окрашенного вещества. Кроме того, в каналы трубок введены термодатчики по обе стороны от теплоиэолирующей стенки. Разделенные стенкой части резерву» ара заполнены холодной и теплой водой, разницу температур которой можно регулировать. 2 ил.

С: ционного материала. В стенке 2 выполнены отверстия, через которые проведена эластичная прозрачная трубка

3, образующая цилиндрической формы спираль. Витки трубки 3 плотно прилегают к поверхностям отверстий стенки 2. Таким образом витки спиралевидной трубки 3 разделены стенкой 2 на две части, находящиеся в разных частях резервуара 1. При этом на стенке

2 может быть размещено несколько спиралевидных трубок 3 с различным направлением закручивания (например, пара спиралевидных трубок с противоположным направлением закручи: вания ориентирована горизонтально, а другая аналогичная пара ориентирова1601625 на вертикально, т,е. поперечно и про,цольно вектору силы земного притяжения), Дпя удобства рассмотрения на фиг. 1 и 2-показана только одна трубка 3. Концы трубки 3 соединены резиновым съемным кольцом 4. Стенка

2 установлена в желобках 5 резервуара, Иежду стенкой 2 и желобками 5 ! установлены герметизирующие проклад-! ки 6. По обе стороны от стенки 2 в ,канал трубки 3 введены термодатчики

I 7, связанные с пластинками 8 резер-! вуара 1. На резервуаре 1 по обе стороны от стенки 2 установлены четыре 15, водопроводных крана 9. Один из кра: нов 9 служит для подачи холодной воl ды, а другой — теплой. Третий и четвертый краны подключают к сливу.

При подготовке к работе снимают 20 резиновое кольцо 4 с одного конца трубки 3 и канал трубки заполняют про кипяченной, мало газированной водой, : избегая попадания пузырьков воздуха в воду. 8 канал вводят метку в виде 25 взвешенных частиц окрашенного вещества. Затем обе части резервуара l заполняют соответственно холодной и теплой водой, которая должна перекрывать трубку 3. Таким образом, части резервуара 1 выполняют роль, соответственно холодильника и нагревателя, Резиновым кольцом 4 под водой замыкают концы трубки 3. Термодатчики 7 подключают к измерительному щ прибору, Прибор устанавливают вдали от тепло- и светоисточников, При выравнившейся температуре жидкости в канале трубки 3 и резервуаре 1 убеждаются, что введенные. в жидкость мет- 40 ки остаются неподвижными.

При помощи кранов 9 изменяют разность температур в противоположных частях резервуара 1 (холодильника и нагревателя), По движению меток на- 45 блюдают за конвекцией жидкости в канале трубки 3. При горизонтапьком расположении трубки 3 в частях ее витков, находящихся s нагревателе, метки поднимаются вверх, т,е. противоположно вектору .,р силы земного притяжения, а в частях, находящихся в холодильнике, опускаются вниз. В трубках с различным направлением закручивания направления общего движения жидкости также будут различными, При вертикальном расположении трубок с различным направлением закру» чивания направление общего движения жидкости одинаково — вверх (противоположно вектору силы земного притяжения), Измеряют скорость движения меток при данных показаниях термодатчиков

7. Затем меняют разность температур в холодильнике и нагревателе при помощи кранов 9 по заранее разработанной программе и повторяют измерения характеристик конвекции воды.

Предлагаемым прибором можно моделировать конвекцию жидкости в транспортных системах организмов, учитывая тот факт, что сосуды транспортных систем замкнуты, имеют спиралевидную форму и подвержены воздействию гради ента температур, возникающего, например, вследствие теплообмена в организме и с окружающей средой.

Прибор для изучения и демонстрации конвекции жидкости в спиралевидных каналах, содержащий спирапевидные трубки из прозрачного материала с жид- костью, нагреватель и холодильник в виде резервуаров с жидкостью раэлич» ной температуры и срЕдство демонстра-, ции конвекцни жидкости, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей путем демонстрации и измерения характеристик круговой конвекции жидкости в сосудах транспортных систем организмов, нагреватель и холодильник имеют общую съемную теплоизолирукщую стен-., ку с отверстиями, спиралевидные трубки выполнены замкнутыми, установленными вдоль теппоизолирукщей стенки в ее отверстиях и погружены в жидкости нагревателя и холодильника, а средство демонстрации конвекции жидкости выполнено в виде введенных в спирапевидные трубки термодатчиков и взвешенных частиц окрашенного вещества.

Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 3271 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Как выбрать пирометр (2020)

Конвекция прибор для измерения

Конвекция прибор для измерения

Содержание

Содержание

Попробуйте, подсчитать, сколько приборов для измерения температуры вас окружает. Градусник, уличный термометр, домашний термометр, термометр в духовке, индикатор перегрева двигателя, термодатчики в холодильнике и морозильнике – причем это далеко не полный набор. И неудивительно – температура предметов и сред оказывает непосредственное влияние на сохранность продуктов, на работоспособность механизмов, электроники, да и нас самих. Поэтому точному измерению этой физической величины всегда придавалось большое значение.

Чаще всего мы меряем температуру контактным способом – с помощью термометра, прикладывая его к предмету или погружая в среду. Но иногда возникает необходимость произвести измерение на расстоянии. Как измерить температуру раскаленного куска металла? Быстро найти горячий участок трубопровода, проходящего на большой высоте? Определить, не перегревается ли высоковольтная шина? Контактный метод в этих случаях подходит плохо и на помощь приходят бесконтактные измерители — пирометры.

Конвекция прибор для измерения

Принцип работы пирометров

Нагретые тела являются источниками инфракрасных лучей. И чем сильнее нагрето тело, тем мощнее ИК-излучение. Человеческий глаз не видит этого излучения, но для электронных сенсоров особой разницы между видимым светом и инфракрасным нет. Испускаемые предметом инфракрасные лучи проходят сквозь объектив и проецируются на сенсор, который по интенсивности излучения определяет температуру предмета.

Конвекция прибор для измерения

Из принципа работы вытекают основные достоинства и недостатки пирометров. Инфракрасные лучи подчиняются законам оптики, но следует знать, что прозрачность многих материалов для инфракрасного излучения совсем не та, что для видимых лучей. Так, через обычное стекло проникают ИК-лучи с длиной волны не более 1 мкм. А большинство пирометров работает в диапазоне 8-14 мкм, и стекло для них будет непрозрачным.

Существует миф, что пирометр измеряет температуру с помощью лазерного луча – это не так, лазер служит только для прицеливания. Пятнышко лазерной указки на предмете еще не гарантирует того, что вы получите температуру именно предмета, а не оконного стекла, через которое прошел лазерный луч.

Конвекция прибор для измерения

Пирометр может измерять температуру и по отраженному ИК-излучению – это может помочь при работе с труднодоступными деталями: не обязательно пытаться получить доступ к разогретой детали, для измерения температуры достаточно его отражения в зеркале. Но это же достоинство пирометра оборачивается и самым весомым недостатком – отраженный инфракрасный свет затрудняет измерение температуры и интересующего нас предмета, ведь какая-то часть ИК-излучения, идущая от него – отраженная. Чем выше отражающие способности материала, тем большую погрешность в результат вносят отраженные лучи. Для исключения этой погрешности следует знать коэффициент эмиссии поверхности предмета, температуру которого вы измеряете. Этот коэффициент характеризует отражающие способности материала и зависит от самого материала, от обработки поверхности (полировка может снизить этот коэффициент на порядок), от окраски и т.д. У большинства пирометров в руководстве приводится таблица с коэффициентами эмиссии распространенных материалов и вам потребуется ввести подходящее значение перед измерением.

Конвекция прибор для измерения

У совсем простых моделей такой настройки нет, и они пригодны только для измерения температуры предметов из ограниченного списка материалов. В моделях подороже числа вводить не надо, вид материала можно выбрать в экранном меню. Но в любом случае как-то задать этот коэффициент потребуется – самостоятельно его приборы определить не в состоянии.

Еще один недостаток пирометров – они не измеряют температуру воздуха. Атомы воздуха слишком сильно рассредоточены, поэтому испускаемое ими инфракрасное излучение несравнимо мало по сравнению с излучением от любого предмета. Если даже у прибора есть функция измерения температуры воздуха, то это значит лишь, что в нем есть отдельный термометр внутри – и температуру он будет измерять только в месте нахождения.

Характеристики пирометров

Оптическое разрешение пирометра
Очевидно, «поле зрения» пирометра должно быть небольшим – чтобы пятно, которое «видит» сенсор, не превышало размеров предмета, температура которого нам интересна. Казалось бы, в чем проблема – надо подобрать объектив так, чтобы его угол зрения был минимальным. Но чем меньше площадь измеряемого пятна, тем меньше лучей проходит сквозь объектив и тем чувствительней должен быть сенсор. Поэтому оптическое разрешение пирометра – соотношение между расстоянием до предмета и диаметром пятна измерений – во многом определяет его функциональность и цену.

Конвекция прибор для измерения

Приборы с небольшим оптическим разрешением – до 10:1 чаще используются для несложных измерений и в быту. Рабочее расстояние таких приборов – не более 1 метра, на больших расстояниях точность измерений сильно снижается.

Приборы с оптическим разрешением до 30:1 уже могут использоваться для измерения температуры небольших объектов на расстояниях до 3 метров.

Оптическое разрешение от 50:1 встречается обычно у профессиональных пирометров – они позволяют с высокой точностью измерять температуру тел на больших расстояниях, но и стоят в разы дороже бытовых.

Многие приборы снабжаются дополнительными функциями, позволяющими точнее «сфокусироваться» на интересующем вас объекте при одном и том же оптическом разрешении. Функция мин/макс значение, например, позволяет вывести на экран максимальное и минимальное значения температуры, которые прибор «увидел» внутри пятна. С этой функцией вы сможете определить температуру небольшого предмета, даже если пятно измерений больше его по размерам и в него попало много других, более холодных, предметов.

Конвекция прибор для измерения

Некоторые приборы дают возможность настройки того, какую температуру будет показывать индикатор во время измерения: максимальную по пятну, среднюю или минимальную.

Функция непрерывного измерения пригодится при поиске точек утечки тепла или неисправных электрических элементов. С этой функцией вы можете перемещать лазерный маркер по интересующей вас поверхности, а пирометр будет в режиме непрерывного измерения выводить температуру поверхности в районе маркера.

Минимальная и максимальная определяемая температуры задают диапазон, в котором можно использовать прибор. Подбирайте параметры в соответствии с тем, каковы температуры интересующих вас объектов. Базовые модели обычно измеряют в пределах ‑50…500ºС, и для бытовых измерений этого вполне достаточно. Минимальная определяемая температура ниже -50 у этих приборов практически не встречается, а максимальная может достигать 2200ºС, но чем шире диапазон, тем дороже будет стоить пирометр.

Конвекция прибор для измерения

Время отклика будет для вас важным, если нужно произвести множество измерений или если измеряемая температура меняется быстро. Например, под действием электрического тока некачественное контактное соединение может нагреться за секунду на сотни градусов. В этом случае времени отклика в 1 секунду будет слишком много – лучше брать прибор с временем отклика 0,5 секунд. Если и этого мало, придется раскошелиться – профессиональные модели обладают временем отклика до 0,15 секунд, но и стоят они соответственно.

Коэффициент эмиссии определяет, на какой материал настроен прибор. Бытовые приборы имеют коэффициент 0,95 – они подойдут для измерения температуры предметов из матового пластика, бетона, кирпичей, человеческого тела и т.д. (см. таблицу).

Конвекция прибор для измерения

Если коэффициент эмиссии материала, температуру которого вы хотите измерить, сильно отличается от 0,95, то его нужно привести к нужному значению, наклеив на поверхность кусок изоленты, покрасив матовой краской и т.п. Если это невозможно сделать, то лучше сразу подбирать прибор с изменяемым коэффициентом эмиссии – большинство таких приборов позволяют задавать его в диапазоне от 0,1 до 1.

Определение влажности говорит о том, что в прибор встроен гигрометр. Он определяет влажность окружающего воздуха, но никак не предмета, на который нацелен лазерный маркер (как некоторые думают). Зачем это нужно? Чаще всего этой функцией пользуются для определения точки росы и оценки риска выпадения конденсата на исследуемых поверхностях.

Конвекция прибор для измерения

Пирометры с определением влажности, как правило, умеют сами рассчитывать точку росы и при измерении температуры поверхности, могут сразу сообщить – появится ли на ней конденсат. Это может быть очень важно в складах, теплицах, да и в жилых помещениях тоже. Выпадение конденсата – неприятность само по себе, но при определенных температурах оно еще и способствует образованию плесени. Некоторые пирометры имеют функцию определения риска образования плесени.

Варианты выбора пирометров

Для бытовых целей вполне подойдет недорогой пирометр с диапазоном -50…500ºС – с его помощью вы сможете определить температуру сковородки, мяса в духовке или двигателя машины, не рискуя обжечься.

Конвекция прибор для измерения

Для дистанционного определения температуры раскаленных и расплавленных металлов вам потребуется прибор с широким диапазоном и большим оптическим разрешением.

Если пирометр нужен вам, чтобы следить за климатом в помещениях, выбирайте среди приборов с определением влажности – он поможет вам избежать сырости и плесени.

Конвекция прибор для измерения

Если вы делаете множество измерений, выбирайте среди приборов с памятью – чтобы избавить себя от необходимости записывать каждое значение.

Источник