Способ определения коэффициента теплоотдачи

 

Использование: Телефизический эксперимент , измерение тепловых характеристик акустическими методами. Сущность изобретения: образец нагревают до установления стационарного теплового режима. Нагрев осуществляют ультразвуком путем возбуждения колебаний образца на резонансной частоте трез- После прекращения нагрева измеряют время г тепловой релаксации резонансной частоты до значения рез. Коэффициент теплоотдач и а определяют по формуле а. р Ср М/т S где /э,Ср. V, S - плотность, теплоемкость при постоянном давлении, объем и площадь поверхности образца соответственно.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

llPM ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I (21) 4662626/10 (22) 15.03.89 (46) 23.07.92. Бюл; I+ 27 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) Л. К. Зарембо, E. К. Гусева, Т. А. Лудз. ская, С. В. Титов, К. Э. Тоом и И. В. Шурова (56) Осипова В, А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. М.-Л,:

Энергия, 1964, с. 157 и 158, Авторское свидетельство СССР

М 271073, кл. G 01 В 17/20, 1964.

Изобретение относится к физическим измерениям тепловых характеристик акустическими методами, в частности, для оценки теплоотдачи.

Известен метод теплового следа основ-. ными операциями являются разогрев образца, регистрация температуры и обработка результатов измерений. Причем для разогрева образца и регистрации тем, пературы используются различные техниче= ские средства. Например, нагрев осуществляют с помощью теплового обдува электрическим методом, способом СВЧ и т. д. Температуру регистрируют термодатчиками (термосопротивление, термопара; термоэонд), ИК-методами и т,д. Например, при определении коэффициента теплоотдачи нестационарным методом регистрируют быстроту нагрева теплового зонда. Этот метод использован при исследовании паровых котлов, причем тепловой зонд в этом случае., . Ж „„1749728 А1

{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕ ПЛООТДАЧИ

{57) Использование: Телефизический эксперимент, измерение тепловых характеристик акустическими методами. Сущность изобретения: образец нагревают до установления стационарного теплового режима. Нагрев осуществляют ультразвуком путем возбуждения колебаний образца на резонансной частоте 1рез. После прекращения нагрева измеряют время ттепповой релаксации резонансной частоты до значения fpea.

Коэффициент теплоотдачи а определяют по формуле а = р Ср Ч//т Я где р, Ср. V, S— плотность, теплоемкость при постоянном давлении, объем и площадь поверхности образца соответственно, i

С помещают в исследуемую жидкость. Конт- . Я ролируемые образцы могут иметь небольшие размеры (2,0х2,0х9;8 ммз), а также открытую пористость; Из-за последнего обстоятельства образцы нельзя помещать в жидкость, по скорости разогрева которой ф можно было бы с помощью теплового зонда определять теплоотдачу, Если же поместить тепловой зонд в воздушную среду, окружающую образец, то вследствие существенно меньшей теплопроводности воздуха в срав-; О© нении с жидкостью возникает ряд трудностей: искажение температурного поля вследствие теплоотвода по зонду; влияние кблебаний температуры окружающей среды и, следовательно, необходимость дополнительного термостатирования теперь уже теплового зонда.

Кроме того, из-за малых размеров образцов возникает необходимость миниатюризации теплового зонда и проведение

1746728 измерений в нескольких точках среды для исключения погрешностей в измерении температуры, .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения местных коэффициентов тенлоотдачи, в котором стационарный температурный режим изделия достигается с помощью воздушного обдува, а регистрацию температуры осуществляют приклейкой термопары, для чего в стенке контролируемого изделия с внутренней стоооны делают выемку замкнутого канала; Таким образом, s операции поддержания температурного режима и регистрации температуры разделены и осуществляются различными средствами; Кроме того, здесь происходит разрушение изделия.

Цель изобретения 4- упрощение процесса контроля коэффициента теплоотдачи путем исключения операции измерения температуры образца при одновременном совмещении нагрева и контроля резонансной частоты на одной акустической установке.

Поставленная цель достигается тем, что образец подвергают стационарному разогреву и процесс измерения температуры осуществляют с помощью ультразвука по величине изменяющейся резонансной частоты образца, при колебаниях на которой и происходит его саморазогрев, т. е, процессы разогрева и регистрации температуры совмещены и осуществляют на одних и тех же технических средствах.

Способ осуществляют следующим образом.

Контролируемый образец подвергают возбуждению ультразвуком на частоте резонанса при большой амплитуде деформации (5.10 ). По мере саморазогрева образца его резонансная частота изменяется, при этом частоту возбуждения синхронно перестраивают, отслеживая уход резонанса образца, Конкретно для образцов марганец-цинкового феррита размерами 2,0х2,0х9,8 мм проводят возбуждение на резонансе f"244,050 кГц, это приводит со временем к саморазогреву и изменению резонансной частоты образца. Через каждые

10 с после возбуждения производят ряд измерений резонансной Частотой-впл6т6 до ее стабилизации: 244,050; 244,050; 244,045;

244,041; 244,041; 244,040. Соответственно каждые 10 с перестраивают частоту возбуждения образца соответственно с уходом резонанса.

Из уравнения теплового баланса следует, что разогрев колеблющегося резонатора

5 подчиняется закону т=т,+ (t — е "т), Р

Яt где — — =ЛТст-҄— Т, — стационарный рарС,=

10 зогрев; р — плотность диссипируемой в резонаторе акустической мощности;

То — начальная температура.

Учитывая, что

Лf

-уЬ Т,гдеуfo температурный коэффициент частоты, hf=

Ио, закон изменения резонансной частоты при саморазогреве имеет вид

Ю= Afñò(1-е г ), где Жт= Л 1макс=1 т-fe ил и

-ъ т макс — > откуда время гепловой рет ст.— f

25 лаксации t отвечает моменту t, когда максимальный размах в изменении частоты

hf<> превышает текущее значение Л 1 =

- =1ст в 6 (2,7) раз.

Тогда !пе = 1= ®/ г.

При этом время тепловой релаксации, контролируемое по скорости изменения резонансной частоты в ходе саморазогрева, составляет г = 50 ь 20 с, соответственно

35 коэффициент теплоотдачи, рассчитываемый по формуле а = р СрЧ/ t S,составляет 31 + 8

Вт/м К(Ср=564 Дж/кг К, p=5 10 кг/м ), Формула изобретения .Способ определения коэффициента

40 теплоотдачи, заключающийся в нагреве образца до установления стационарного теплового режима, отличающийся тем, что, с целью упрощения, нагрев осуществляют саморазогревом ультразвуком путем

45 возбуждения колебаний образца на резонансной частоте fpes после прекращения нагрева измеряют время тепловой релаксации резонансной частоты образца до значения fpe3, а коэффициент а теплоотдачи

50 определяют по формуле а =p Cp V/t S, где р,Cp, V, 8- плотность, твплоемкость при постоянном давлении. обьем и площадь по55 верхности образца соответственно,