Способ определения плотности теплового потока от газовзвеси в каналах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового взаимодействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения конвективной составляющей теплового потока. Для этого в способе определения локальной плотности теплового потока в каналах по измеренному распределению температур на поверхностях охлаждаемого мерного участка определяют расчетным путем распределение температуры восстановления несущего газа T<SB POS="POST">R</SB>. Устанавливают равенство температуры T<SB POS="POST">W</SB> этой внутренней поверхности и температуры восстановления несущей среды T<SB POS="POST">R</SB> в заданном сечении путем изменения температуры охлаждающей жидкости T<SB POS="POST">OXл</SB> в системе охлаждения мерного участка. После установления равенства T<SB POS="POST">R</SB> = T<SB POS="POST">W</SB> по измеренному распределению температур по всем поверхностям мерного участка определяют локальную плотность теплового потока Q<SB POS="POST">W</SB> в заданном сечении, которая равна искомой составляющей плотности теплового потока Q<SB POS="POST">конт</SB> в этом сечении Q<SB POS="POST">конт</SB> = Q<SB POS="POST">W</SB>. Изобретение позволяет опытным путем определить составляющую теплового потока от газовзвеси, обусловленную контактным теплообменом множества мелких частиц со стенкой. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 01 К 17/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДBTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) ч271 l 21/31- l Г (22) 29,06.87 (6) 15.08 ° 89, Бюл. У 30 (71) Казанский авиационный инстигут им. А.H.Òóïîëåâà (7 !) В.K.Ùóêèí, А,И.Миронов, В,С,Ко"кунов, В.А.Филин и А.q .сланов (53) 536.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 396568. кл. G 01 К 17/08,. 1971.

Щукин В.К. Определение коэффициентов те -.лоотдачи в трубе по распредел,нию температуры на контуре его щ.-,,а.1ьного сечения. — Известия

В.". с: :., Gep. Авиационная техника, ! . 6, 9 3, с. 35-42. ,1 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ

) !НОВОГО ПОТОКА ОТ ГАЗОВЗВЕСИ В . АВИЛАХ (..., ) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового взаимодействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения конвективной

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспериментального исследования теплового воздействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы.

Цель изобретения — повышение точности определения плотности теплово, го потока за счет исключения конвек"

2 составляющей теплового потока. Д..;.: этого в способе определения локальной плотности теплового потока в каналах . по измеренному распределению темпеператур на поверхностях охлаждаемого мерного участка определяют расчетным путем распределение температуры восстановления несущего газа Т . Устаг навливают равенство температуры Т, этой внутренней поверхности и температуры восстановления несущей среды Т„ в заданном сечении путем изменения температуры охлаждающей жидкости Т „ в системе охлаждения мерного участка.

После установления равенства Т г =

= Т„ по измеренному распределению температур по всем поверхностям мерсО ного участка определяют локальную плотность теплового потока q в заданном сечении, которая равна искомой составляющей плотности теплового потока q„þ„ò в этом сече"ии q„ нт = q

Изобретение позволяет опытным путем определить составляющую теплового потока от газовзвеси, обусловленную контактным теплообменом множества

СР мелких частиц со стенкой, 3 ил.

QG

4 тивной составляющей теплового потока и учета составляющей теплового потока, обусловленной контактным теплообменом частиц со стенкой канала. А

На фиг. 1 представлена схема опытного участка, с помощью которого реализован способ определения, на фиг. 2 — распределение по внутренней поверхности стенки мерного

1500 участка температур и и 1oTHос.и массового инерционного потока к этой поверхности, на фиг. 3 — распределение температур по внутренней поверхности мерного участка при температуре охлаждающей жидкости To„ = 334 К, а также распределение по поверхности мерного участка температуры восстановления несущей газовой среды Т„.

Опытный участок представляет собой плоский криволинейный канал постояной кривизны с углом поворота

180 . Проточная часть криволинейного канала 1 образована поверхностями выпуклой стенки 2, бокову< крьш ек 3 и 4, вогнутой стенки 5.

Радиус кривизны внутренней поверхности стенки 2 равен 0,06 и, внутренней поверхности вогнутой стенки

5 — 0,09 м. Ширина проточной части канала равна 0,06 м.

Вогнутая стенка 5 изготовлена из нержавеющей стали и имеет толс щину 10 мм. В средней части стенки

5 заподлицо с ее внутренней 6 и наружной 7 поверхностями установлен мерный участок 8, изготовленный из того же материала, что и стенка 5.

Ширина мерного участка 5 мм, его боковые поверхности теплоизолированы. На внутренней 9, наружной и торцовых поверхностях мерного участка заделано 33 термопары. Стенка 5 и мерный участок 8 снаружи отхлаждают водой. Величина зазора между ними и стенкой )0 рубашки охлаждения равна 3 мм.

Способ осуществляется следующим образом.

Гаэовзвесь, воздух — твердые частицы окиси алюминия со среднемассовым размером 20 мкм, подводилась к опытному участку через стабилизирующий канал 11. Температура торможения несущей газовой среды HG входе мерногс участка Т „ = 350 К, давление P „ = 0,284 ИПа, средняя скорость ы, = 75 м/с, среднерасходср ная концентрация частиц p = G /G

0,„5.„где С и G -- расходы частик и г83(Ф

По известной геометрии канала и известным условиям на входе определяется распределение температуры восстановления несущей среды Т

Ч по внутренней поверхности мерного участка. При этом температура тер868 Д модинамическая Т число Маха М определяются по средней скорости Т

T> — w /(2k/k-1)R; М = т,т kRT<

Ввиду того, что канал постоянного сечения и течение в нем дозвуковое (M = 0,2), температура восстановления Тц по поверхности мерного участка постоянна (фиг. 3) и практически равна температуре торможения несущей среды.

Из фиг. 2 видно, что в отличие от однофазного течения, когда температура внутренней поверхности Т, мерного участка 8 по длине, начиная с начального сечения (ф = 0 ), уменьшается, при наличии частиц в потоке происходит значительный разогрев этой поверхности с ярко выраженным

20 максимумом в области максимального инерционного выпадения частиц qин

Это объясняется тем„ что за счет трения частиц и их ударного упругопластического взаимодействия со стенкой происходит преобразование кинетической энергии частиц в тепло, часть которого передается стенке.

После прекращения инерционного выпадения частиц на поверхность мерЗО ного участка (> 72 ) ее температура о остается на высоком уровне за счет трения о стенку частиц, инерционно выпавших на ее поверхность в предыдущих сечениях, 35 При температуре охлаждающей жидкости Т „„ = 315 К максимальная температура внутренкей поверхности мерного участка Т меньше температуры восстановления Тц, несущей среды. Т <—

40 Т = 8,5 К„ !

Путем увеличения температуры охлаждающей жидкости цо Т „ = 334 K достигается равенство температур

Тн и Т, в сечениях Ц> = 33 и Ц =

= 47 (фиг. 3). В этих сечениях конвективный теплообмен между несущей газовой средой и стенкой мерного участка отсутствует с1 „ = „(Т ц—

xoнь

50 — Т ) = О. После устайовления равенства температур Т = Т в этих сече-. ниях замерено распределение температур по всей поверхности мерного участка, рассчитано температурное поле

55 в его теле определен градиент темЭ пературы на поверхности теплообмена, а затем по.известному коэффициенту теплопроводности материала мерного участка определена плотность теплово5 го потока q „ равная искомой составляющей плотности теплового потока от газовэввси q, в этих сечениях. нОН г

ИспользованьМ предлагаемого спосо ба определения плотности теплового потока обеспечивает определение составляющей теплового потока от газовзвеси, обусловленной контактным теплообменом частиц со стенкой, что открывает широкие возможности для детального исследования сложного про цесса теплообмена со стенкой частиц взвеси, инерционно выпадающих на ее поверхность иэ потока газовзвеси.

Формула изобретения

Способ определения плотности теплового потока от газовзвеси в каналах, включающий измерение распределения температур по поверхностям охлаждаемого мерного участка канала, определение температурного поля в его объеме с последующим расчетом плотности теплового потока по значениям коэффициента теплопроводности

00868 6 материала стенки и градиента температуры в этой стенке, о т л и ч аю шийся тем. что, с целью повышения точности за счет исключения конвективной составляющей теплового потока и учета составляюшей теплового потока, обусловленной контактHbIM теплообменом частиц со стенкой, пред-варительно определяют распределение температуры восстановления несущего газа Io внутренней поверхности .ырного участка канала, после чего у:-ò..а-навливают равенство температуры это-1 поверхности и температуры восстановления несущего газа в заданном сече-нии путем изменения температуры охлаждающей жипкости в системе охлаждения мерного участка канала, а затеи ур определяют плотность теплового потока в сечении, где выполняется укаэанное равенство температур, и принима- ют ее равной искомой контактной составляющей теплового потока от газо 5 взвеси, которую учитывают при расчете плотности теплового потока, 15008б8 явь

HP гю С

Составитель A.éeâ÷åöwo

Техред И.B|"pec КорректорИ.Васильева

P:.n ëê7îð Л.Сегляник

Зякаа 485з/36 Тираж 573 Подписное

ВБИВАЛИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-359 Раушская наб., д. 4/5

Проивводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101