Способ определения коэффициента теплопередачи

 

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением тепловых машин различного назначения. Сущность изобретения: заключается в том. что охлаждаемая деталь, снабженная подводящим и отводящим патрубками, помещается в печь, где осуществляется ее нагрев до температуры выше, чем температура кристаллизации расплава металла, но не превышающей температуры , при которой наступает деструкция расплава. Нагретая деталь помещается в ванну с расплавом металла. Ванна выдерживается в окружающей среде, пока температура системы расплав-деталь станет равной температуре кристаллизации металла , о чем судят по корке металла, образующейся на внутренней поверхности ванны. В этот момент через деталь продувают охлаждаемую среду. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки, образующейся на наружной поверхности детали , и разности температур исследуемой детали, равной температуре кристаллизации , и охлаждающей среды 2 ил ё

СО/03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 4 JNIAI йС- Т ИИЧВщу пь!(1 ТЕ1Д

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4847325/25 (22) 06.07,90 (46) 23.06.93, Бюл. М 23 (71) Московский авиационный технологический институт vv. К.Э.ЦиолковскоГо (72) М.Н.Галкин, И.B.Øåe÷åíêî, М,С.Черный, А.С.Лебедев и С,А.Шубин (56) Гуров С.В. Исследование интенсивности охлаждения дефлекторной лопастки.

Теплоэнергетика. 1967. М 10. с. 81 — 84.

Авторское свидетельство СССР

М 1477484, кл. F 01 0 25/18, G 01 К 17/20. 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением тепловых машин различного назначения. Сущность изобреИзобретение относится к области теплофизических измерений и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением тепловых машин различного назначения, в частности, для определения коэффициента теплопередачи к воздуху в лопатках газовым турбин.

«Цель изобретения — снижение энергетических затрат и расхода металла на определение коэффициента теплопередачи.

Укаэанная цель достигается тем, что согласно изобретению деталь перед погружение в расплав нагревают до температуры выше, чем температура кристаллизации металла, но не превышающей температуры де„., ЯЦ,, 1822959 Al (м)з G 01 N 25/20, F О1 D 5/18 тения: заключается в том, что охлаждаемая деталь, снабженная подводящим и отводящим патрубками, помещается в печь, где осуществляется ее нагрев до температуры выше, чем температура кристаллизации расплава металла, но не превышающей температуры, при которой наступает деструкция расплава. Нагретая деталь помещается в ванну с расплавом металла. Ванна выдерживается в окружающей среде. пока температура системы "расплав-деталь" станет равной температуре кристаллизации металла, о чем судят по корке металла, образующейся на внутренней поверхности ванны.

В этот момент через деталь продувают охлаждаемую среду. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки, образующейся на наружной поверхности детали, и разности температур исследуемой детали, равной температуре кристаллизации, и охлаждающей среды. 2 ил. струкции металла, нагретую деталь помещают в расплав металла и при достижении системой "расплав-деталь" температуры кристаллизации металла через деталь продувают охлаждающую среду. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки ° металла. образовавшейся на наружной по-, верхности детали и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды.

На фиг. 1 представлена последовательность операций при проведении эксперимента: на фиг. 2 — график определения коэффициента электропередачи.

Охлаждвемая деталь 1, снабженная подводящим 2 и отводящим 3 патрубками, 1822959

0 462.1 450 419 4

0,394 450 — 419.4

Сд Атд откуда тпм= — П1дТ— д м

40 ли

55 помещается в печь 4, где осуществляется ее нагрев до температуры выше, чем температура кристаллизации металла, но не превышающей температуры, при которой наступает деструкция металла. Нагретая исследуемая деталь помещается в расплав металла 5, температура которого выше температуры кристаллизации. но ниже температуры деструкции металла. Исследуемая деталь выдерживается в расплаве до наступления в системе "расплав-деталь" равновесного состояния, т, е. когда температура исследуемой детали будет равна температуре металла. Исследуемая деталь вместе с ванной б охлаждается в окружающей среде за счет естественной конвекции до тех пор, пока на внутренней поверхности ванны не образуется корка металла 7, составляющая 0,1 — 0,15 ширины ванны, что соответствует достижению системой "расплав-деталь" температуры кристаллизации металла. В момент, когда температура системы "расплав-деталь" станет равной температуре кристаллизации металла, через исследуемую деталь продувают охлаждающую среду. Исследуемую деталь 1 извлекают из расплава. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки. образовавшейся при продувке на наружной поверхности детали и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды, При проведении экспериментов для системы "расплав-деталь" уравнение теплового баланса можно записать следующем виде

CM mM AT„= Сд гпд АТд, где п1М вЂ” масса металла;

mä — масса детали;

CM и Сд — теплоемкость металла и детаАТд = Т,р - Тд — изменение температуры детали с момента ее погружения в расплав металла до температуры кристаллизации металла, AT> = Т,р, Т„ — изменение температуры металла с момента погружения в него детали до температуры кристаллизации металла.

Т. к. масса металла пропорциональна

АТ>, то нагрев детали перед погружением ее в расплав металла, который приводит к уменьшению АТд позволит уменьшить массу металла, потребную для достижения в системе "расплав-деталь" равновесного состояния, и сократить энергоэатраты на проведение эксперимента.

Пример выполнения способа. Лопатку газовой турбины массой 1 кг, температура которой равна Тд = 20 С погружали в расплав перегретого до 450" С цинка. Масса цинка, потребная для проведения эксперимента в этом случае составляла 15,3 кг.

Сл АТл 0,462 гпц) = — m -т- = 1 х

Сц А! ц 0,394

419,4 — 20 х 450 419 4 15 3 кг

В другом случае лопатку перед погружением в расплав цинка нагревали до температуры равной 450 С. Необходимая для проведения эксперимента масса цинка составила

Нагрев проводили в печи шахтного типа, температуру детали контролировали с помощью хромель-копелевой термопары, зачеканенной на ее поверхности.

Таким образом, при определении коэффициента теплопередачи, согласно предлагаемому изобретению. требуемая для эксперимента масса цинка уменьшилась на 92,3 ..100 = .100 =923 тц 15,3

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает уменьшение потребного для экспериментов металла на 50 — 95 и затрат электроэнергии на его плавление и нагрев на 68 .

Формула изобретения

Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, заключающийся в тои, что деталь помещают в ванну с расплавом перегретого металла, выдерживают ванну в окружающей среде до тех пор, пока на ее внутренней поверхности образуется корка металла, составляющая 0,1-0,15 ширины ванны, что соответствует достижению системой расплав-деталь температуры кристаллизации, и в этот момент начинают продувать деталь охлаждающей средой, фиксируя время продувки, а о коэффициенте теплопередачи судят по толщине образовавшейся на поверхности детали корки металла и разности температур детали, равной температуре кристаллизации. и охлаж1822959 дающей среды, отличающийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат и расхода расплава металла, исследуемую деталь перед погружением в расплав г

7 б нагревают до температуры, выше чем температуры кристаллизации металла, но не превышающей температуру, при которой наступает деструкция расплава металла.

7 б

1822959

О в р г

Фиг. 2

Составитель

Редактор Т. Шагова Техред М. Моргентал Корректор И. Шмакова

Заказ 2177 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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