Способ определения коэффициента теплоотдачи при пленочном режиме кипения

 

00 584235

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.03.76 (21) 2353050/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 2б.01.78 (51) М. Кл е G 01N 25/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 624.139(088.8) (72) Авторы изобретения

В. Б. Хабенский, Л. В, Зысин, В. С. Грановский и П. А. Морозов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕ11ЛООШАЧИ

ПРИ ПЛЕНОЧНОМ РЕЖИМЕ КИПЕНИЯ

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в экспериментальных установках, предназначенных для определения коэффициентов теплоотдачи при пленочном режиме кипения.

Известны следующие способы определения коэффициента теплоотдачи при пленочном режиме кипения на наружной поверхности полых трубчатых образцов.

Образец нагревают электрическим током до температуры, существенно превышающей температуру насыщения жидкости, в которой производят исследование пленочного кипения, причем нагрев производят в воздухе.

После этого образец опускают в жидкость, одновременно повышая электрическую мощность. Коэффициент теплоотдачи определяют, измеряя тепловой поток, отводимый при кипении, и разность температур наружной поверхности образца и жидкости. Недостатки описан ного способа заключаются в сложности, связанной с необходимостью перемещения образца, и в возможности возникновения пузырькового режима кипения.

В другом известном способе образец, погруженный в жидкость, обогревают конденсирующимся внутри него паром, теплофизические свойства и параметры которого обеспечивают возникновение пленочного режима кипения на внешней поверхности образца. Коэффициент теплоотдачи определяют аналогично.

Недостатком этого способа является его сложность, обусловленная наличием системы пароприготовления.

Ближайшим техническим решением является способ определения коэффициента теплоотдачи при пленочном режиме кипения, заключающийся в нагреве электрическим током по>0 лого трубчатого образца, погруженного в жидкость с повышением электрической нагрузки до достижения пленочного режима кипения, и измерении теплового потока отводимого при кипении, и температур наружной поверхности

15 образца и жидкости.

Недостаток этого способа заключается в том, что переход от пузырькового режима кипения к пленочному сопровождается резким увеличением температуры образца, которая

20 может превысить допустимую, что приведет к разрушению образца.

Целью настоящего изобретения является устранение возможности разрушения образца при определении коэффициента теплоотдачи

25 при пленочном режиме кипения.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу внутри образца пропускают газ, например воздух, со скоростью. обеспечивающей при достижении пленочного режима кипения

30 охлазкдение образца ниже температуры, пре584235 дельно допустимой по условиям жаростойкости материала образца, после чего подачу газа прекращают с одновременным уменьшением электрической нагрузки до величины, при которой температура образца остается ниже предельно допустимой, но достаточной для сохранения пленочного режима кипения.

Указанный способ позволяет предохранить образец от разрушения в момент возникновения режима пленочного кипения.

Фиг. 1 и 2 поясняют предлагаемый способ, Полый трубчатый образец 1 (фиг. 1) обогревается электрическим током, подводимым через шины 2. Внешняя поверхность образца омывается жидкостью, заключенной между образцом и кожухом 3. Газ пропускают через образец.

На фиг. 2 даны кривые зависимости теплового потока д„, отводимого при кипении от образца, от разности температур At наружной поверхности образца и жидкости. Кривая 1 † отвечает пузырьковому режиму кипения на поверхности образца, кривая III — IV — V — пленочному режиму кипения. При отсутствии охлаждения газом переход к пленочному режиму кипения происходит из точки I в точку IП, а при наличии охлаждения — из точки II в точку IV, At — разность между допустимой температурой образца и температурой жидкости.

П р и м ер. Образец длиной 0,2 м и диаметром 0,01 м помещают в воду с параметрами

t,=100 С. Его обогревают электричсским током. Критический тепловой поток в этом случае

При отсутствии воздушного охлаждения после возникновения кризиса коэффициент теплоотдачи а 10 м""ч град

Тогда температура стенки образца достигает величины

1 = t + q, /а = 100+ 1000 = 1100" С.

Для тех же условий, но при создании потока воздуха с расходом G=0,02 кг/с коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха

"в — 615, ; 7 = 80 С, м ч град в момент, предшествующий кризису, температура степки образца 1и — 110 С, и суммарный тепловой поток, отводимый газом и жидкостью ч = «р+ "в{ к в) =1,02 10

Тогда температура стенки образца после возникновения кризиса определяется из выражения

q,,=а{/ — t )+а {t — t )

1,02 10 =- 10 {t — 100) +

+ 615 (г, — 80);: 1, = 715 .

Таким образом, применение предлагаемого способа в рассмотренном случае позволило ограничить температуру до 715 С вместо

1100"С, которая имела бы место при отсутст25 вии воздушного охлаждения.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента теплоотЗ0 дачи при пленочном режиме кипения, включающий нагрев электрическим током полого трубчатого образца, погруженного в жидкость, с повышением электрической нагрузки до достижения пленочного режима кипения, и измеЗ5 рение теплового потока, отводимого при кипе.нии, и температур наружной поверхности образца и жидкости, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности разрушения образца, внутри него пропускают газ, 40 например воздух, со скоростью, обеспечивающей при достижении пленочного режима кипения охлаждение образца ниже температуры, предельно допустимой по условиям жаростойкости материала образца, после чего подачу

45 газа прекращают с одновременным уменьшением электрической нагрузки до величины, при которой температура образца остается ниже предельно допустимой, но достаточной для сохранения пленочного режима кипения.

584235

@иа l

> г &аусат. 4

Фиа2

Составитель А. Волков

Корректор Jl. Котова

Техред И. Михайлова

Редактор И. Шубина

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 274/9 Изд. ¹ 144 Тира>к 1109

ЫПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5