Применение емкостных датчиков для изучения процессов конденсации в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Калибровка и измерения
DOI: 10.21047/1606-4313-2017-16-2-57-65
УДК 681.3:536.24.08
Серяков А. В., Михайлов Ю.Е., Шакшин С.Л.
Ключевые слова: низкотемпературные тепловые трубы, емкостный датчик, диэлектрическая жидкость, электрод.
УДК 681.3:536.24.08
Применение емкостных датчиков для изучения процессов конденсации в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Калибровка и измерения
Ссылка для цитирования: Серяков А.В., Михайлов Ю.Е., Шакшин С.Л. Применение емкостных датчиков для изучения процессов конденсации в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Калибровка и измерения // Вестник Международной академии холода. 2017. № 2. С. 57-65
Аннотация
Приведено описание автоматизированного емкостного измерителя локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Представлены конструкция, расчет величины емкости открытого малогабаритного емкостного датчика, результаты калибровки, а также электронная аппаратура, позволяющие проводить измерения локальной толщины пленки рабочей жидкости на поверхности конденсации внутри тепловых труб (ТТ). С целью повышения точности калибровка датчиков и емкостного измерителя целиком были проведены во фрагменте ТТ, в котором распределение металла и электрических полей вокруг измерительных электродов тождественны условиям проведения измерений в работающей штатной ТТ. Для измерений толщины пленки конденсата рабочей жидкости внутри ТТ был применен метод регистрации изменений электрической емкости ΔС емкостного датчика при изменении толщины пленки конденсата рабочей жидкости на его поверхности. Из-за малых величин изменений емкости датчика при пленочной конденсации пара внутри ТТ, определение толщины образовавшейся пленки конденсата проводили путем измерения изменения частоты измерительного генератора с включенным в колебательный контур емкостным датчиком относительно такого же опорного генератора, в колебательный контур которого включен аналогичный емкостный датчик опорной ТТ. Применяли две идентичных ТТ, измерительную и опорную с одинаковыми емкостными датчиками, основная из которых, измерительная заполнена диэтиловым эфиром, а опорная заполнена осушенным воздухом с температурой точки росы ниже 233,15 К (–40 °С). Электронная аппаратура емкостного измерителя состоит из двух высокочастотных генераторов 33 MHz, размещенных непосредственно на верхних крышках обоих ТТ, смесителя и фильтра низких частот. Выводы емкостных датчиков впаяны в платы генераторов, окруженных экранирующими герметичными экранами и помещенных в проточном калориметре при стабилизированной температуре T = 298±0,03 K. Измерены усредненные во времени значения толщины пленки конденсата рабочей жидкости в зависимости от тепловой нагрузки на испаритель ТТ. Погрешность измерений не превышает 2·10-3мм. Показано, что толщина пленки конденсата резко уменьшается с увеличением тепловой нагрузки на испаритель короткой низкотемпературной ТТ.
Аннотация
Приведено описание автоматизированного емкостного измерителя локальной толщины пленки конденсата рабочей жидкости в коротких низкотемпературных тепловых трубах. Представлены конструкция, расчет величины емкости открытого малогабаритного емкостного датчика, результаты калибровки, а также электронная аппаратура, позволяющие проводить измерения локальной толщины пленки рабочей жидкости на поверхности конденсации внутри тепловых труб (ТТ). С целью повышения точности калибровка датчиков и емкостного измерителя целиком были проведены во фрагменте ТТ, в котором распределение металла и электрических полей вокруг измерительных электродов тождественны условиям проведения измерений в работающей штатной ТТ. Для измерений толщины пленки конденсата рабочей жидкости внутри ТТ был применен метод регистрации изменений электрической емкости ΔС емкостного датчика при изменении толщины пленки конденсата рабочей жидкости на его поверхности. Из-за малых величин изменений емкости датчика при пленочной конденсации пара внутри ТТ, определение толщины образовавшейся пленки конденсата проводили путем измерения изменения частоты измерительного генератора с включенным в колебательный контур емкостным датчиком относительно такого же опорного генератора, в колебательный контур которого включен аналогичный емкостный датчик опорной ТТ. Применяли две идентичных ТТ, измерительную и опорную с одинаковыми емкостными датчиками, основная из которых, измерительная заполнена диэтиловым эфиром, а опорная заполнена осушенным воздухом с температурой точки росы ниже 233,15 К (–40 °С). Электронная аппаратура емкостного измерителя состоит из двух высокочастотных генераторов 33 MHz, размещенных непосредственно на верхних крышках обоих ТТ, смесителя и фильтра низких частот. Выводы емкостных датчиков впаяны в платы генераторов, окруженных экранирующими герметичными экранами и помещенных в проточном калориметре при стабилизированной температуре T = 298±0,03 K. Измерены усредненные во времени значения толщины пленки конденсата рабочей жидкости в зависимости от тепловой нагрузки на испаритель ТТ. Погрешность измерений не превышает 2·10-3мм. Показано, что толщина пленки конденсата резко уменьшается с увеличением тепловой нагрузки на испаритель короткой низкотемпературной ТТ.
Ключевые слова: низкотемпературные тепловые трубы, емкостный датчик, диэлектрическая жидкость, электрод.
English
Русский
