Файл: Лебедев Д.П. Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме.pdf

Нами исследовалась работа крыльчатых анемомет­ ров с оптическим преобразователем частоты вращения, конструкции и габариты которых показаны на рис. 3-14 и 3-15. Минимальные габариты и конструктивные осо-

почти исключали возможность искажения исследуемого поля скоростей в сублимирующемся потоке пара. Крыльчатый анемометр (рис. 3-14) состоит из трехло­ пастной микротурбинки 4 диаметром 8 мм, изготовлен­ ной из алюминиевой фольги толщиной 0,05 мм и уста­

04

новленной на каленой стальной оси, торцы которой утоп­ лены в рубиновых опорах 5, закрепленных в стальных держателях, которые давали возможность проводить ее центровку таким образом, чтобы величина силы трения при вращении была минимальной.

Лопасти микротурбинки наклонены своими плоско­ стями к направлению потока под углом 45°.

Для определения ско­ рости вращения крыльчатого анемометра преду­ смотрена система опреде­ ления его частоты враще­ ния. Эта система состоит из лампочки 8, которая укреплена в корпусе 1, зеркальца 3, фотодиода 6

ичастотомера 10. Луч света, проходя в свето­ проводе 2, изготовленном из оргстекла, пересекает лопасть вертушки 4, от­ ражается от зеркальца 3

ипопадает на фото­ диод 6. Сигнал с диода поступает на частотомер

10 и на осциллограф 9. Вертушка устанавливает­ ся в потоке на специаль­ ном держателе 7.

На рис. 3-15 представ­ лена конструкция крыль-

чатого анемометра, принципиальным отличием которой является использование для поворота светового потока двух зеркал 2, заменяющих светопровод в ранее рас­ смотренной конструкции. Эта конструкция отличается простотой в изготовлении и обладает значительно боль­ шей чувствительностью.

Градуировка датчиков скорости потока газа в вакуу­ ме. Автором был предложен метод градуировки датчи­ ков скорости потока газа (водяного пара) непосредст­ венно в вакууме. Идея метода' состояла в следующем: датчик скорости потока* помещался в вакууме в градуи­ ровочную трубу, сквозь которую проходил поток с изве­ стным расходом газа. Характерный размер рабочей ча-

95

сти датчика анемометра не должен быть более 0,12—0,2 диаметра градуировочной трубы. Расход газа опреде­ лялся по количеству воды, испаряемой сублимацией. На рис. 3-16 представлена схема градуировки крыльчатого анемометра в вакууме. В трубе 2, изготовленной из орг­ стекла диаметром 60 мм, длиной 120 мм, помещенной

Рис. 3-16. Схема градуировки крыльчатого анемометра в вакууме.

в вакуумную камеру 8 и установленной над проницае­ мой пористой пластиной 3, происходила сублимация льда — воды. Количество испаренной из проницаемой пластины влаги контролировалось с помощью мерной бюретки. Количество тепла, подведенное на сублимацию льда к проницаемой пластине, определялось образцовым ваттметром Д-57 (//). Давление в вакуумной камере из­ мерялось с помощью вакуумметра ВИТ-ІА (10), а так­ же контролировалось по методу психрометрической точ-

96

ки (по показанию термопары, помещенной в дьюар со льдом, находящийся в вакуумной камере).

Давление в градуировочной трубе 2 измерялось с по­ мощью мембранного манометра 9 системы «Fe-160, Ley- bold-Heraeus GMBH» с пределами измерений от 20 до 0,1 мм рт. ст. Для перемещения крыльчатого анемомет­

вочной трубы 2 определялся участок, на котором изме­ нение скорости при изменении давления и расхода пара было бы незначительным. На рис. 3-17 представлена за­ висимость числа оборотов крыльчатого анемометра по длине тарировочной трубы для различного вакуума при постоянной интенсивности сублимации и для постоянно-

го вакуума при различных интенсивностях сублимации. Как видно из этого рисунка, в исследуемом интерва­ ле давлений от 2 до 0,1 мм рт. ст. в конце градуировоч­

ной трубы существует область длиной около 3,5 см по ее оси, где изменение скорости пара незначительно. Этот участок и выбирался нами в качестве области градуи­ ровки крыльчатого анемометра и других датчиков. В процессе измерений датчик скорости устанавливался в центре трубы в области тарировки, и его показания соответствовали некоторой .максимальной скорости пото­ ка пара.

Средняя скорость w пара в трубе в области градуи­

где р — плотность водяного пара; G — расход воды. Рассматривая диапазон вакуума, где преобладает

континуальный режим течения пара, распределение ско­ ростей и чисел оборотов по сечению трубы для крыльча­ того анехмометра с достаточной точностью можно пред­ ставить в безразмерных координатах как

Показатель степени к зависит от интенсивности испа­ рения и давления в вакуумной камере. Как показывали эксперименты по определению профиля скоростей, на градуировочном участке трубы в диапазоне давлений 0,1 мм рт. CT.^zpi^: 2 мм рт. ст. и интенсивности потока пара 0,5 г/(сек • ж2) ^ / ^ 11 г/(сек-м2) коэффициент k изменяется в пределах

1/9</г<1/7. (3-4)

Для средних значений скоростей потока пара выра­ жение соответственно переписывается в следующем виде:

93

Зная безразмерное отношение чисел оборотов анемо­ метра по диаметру градуировочной трубы я / п Макс, из уравнений (3-3) и (3-5) можно найти k, s и среднюю скорость пара, измеренную анемометром, которую с уче­ том уравнения (3-2) можно представить в виде

пара.

Как показали эксперименты, в рассматриваемом диапазоне изменения вакуума и интенсивностей потока

ft P H м 2 . r p t t \