Способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи

 

Сеюз Советск и«

Социалистически«

Республик

ОП ИСАНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (il) 866462 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050779 {2l ) 2795070/26-25 с крисоедннением заявки М (23) Приоритет (53)М. Кл.

G 0l и 25/l8

G 01 К !7/00

Ввудараинвй кенитвт

СССР

al а«а«и «зебр«те«««

«вт«рыиЮ

Опубликовано 2309.81. беллетень М 35

Дата опубликования описания 25098l (53) УДК 536 (088.8) (72) Авторы изобретения

О.А. Геращенко, Л.Е, Декуша,. В.Г. Федоров и Т.Г. Грищенко

Институт технической теплофизики АН Украи (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНИХ КОЗФФИЦИЕНТОВ

ТЕ ПЛООТДАЧИ

Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к исследованию параметров теплообмена между теплоносителем и ограничивающими его стенками.

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи, основанный на регистрации отклонения светового луча от первоначального направления, обусловленного оптической иеодиородиостью теплоносителя из-за его неизо»

39 термичиости (I ).

Недостатком способа является при годность его лиюь для качествеиныж или полуколичествентых измерений. т5

Известен также способ определения коэффициента теплоотдачи, состоящий в регистрации температурных изменений тела, разогреваемого в результате теплообмена с теплоносителем (2).

Недостатком способа является измерение только осредненных в значительном температурном интервале значений коэффициента теплоотдачи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи от теплоносителя к стенке,: включающий измерение температуры поверхности стейкй н подводимого к ней локального теплового потока. Для нахождения искомого параметра требуется измерить также температуру теплоносителя за пределами теплового пограничного слоя P3).

Недостатками способа является ограиичеииая точность н сложность организации измерений, связанные с необходимостью регистрировать температуру теплоносителя. Зти измерения требуют изготовления снециальных термо" зондов. Введение их в поток теплоносителя неизбежно искажает тепловую и гидродинамическую стороны процесса тен, внося погрещности.

Цель изобретения — повьппение гоч ности н упрощение измерений.

Указанная цель достигается тем, что локальный тепловой поток измеряют.

866462 /1 го коэффициента теплоотдачи связаны между собой следующим неравенством. (4)

При выборе другого тепломера следу.ет учитывать, что с увеличением разности ЬК погрешность определения локального коэффициента теплоотдачи уменьшается.

Определение локальных коэффициентов теплоотдачи предлагаемым способом осуществлено при теплообмене между стенкой канала и воздухом, нагнетаемым в него вентилятором. Разность температур в опытах колебалась в зависимости от тепловой нагрузки на теплообменную поверхность от 2 до

16 К, Было использовано два тепломера

0 с териическпии сопротиплеиикии Ве

= 0,9 3.10 Ри К/Вт и R R 9,382 а а 10 и К/Вт. Рабочие коирбипиеити обоих тепломеров были равны по величине между собой К = К 51 Вт/м мВ, где К вЂ” чувствительность термопар.

Тепломеры были установлены на иэо .термической поверхности заподлицо со стенкой. В каждом иэ трех опытов было проведено по 1О измерений.

После обработки опытных данных было получено среднее значение локально39 го коэффициента теплоотдачи сЬбО Вт/м К со следующими значениями относительной погрешности д,1 в каждом опыте; при Ь« =* 2,5 К д, 5,7Х1 t = 993 К д 5 0Х;

35 д,t 15,6 К б « = 5,ОХ °

Предлагаемый способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи приводит к снижению о носительной погрешности по сравнению с известжм

40 способом на 1-10Х при одновременном сокращении времени .проведения опытов на 4-5 .ч. на двух участках стенки с равными температурами и условиями теплоотдачи посредством применения тепломеров, различающихся тепловыми сопротивлениями, а -искомый коэффициент находят из соотношения

2 где q q 2 — плотности тепловых потоков, йзмеренные тепломерами с тепло»

BblMH сопротивлениями Я4 и К2 соответственно.

На фиг. 1 приведена тепловая схема определения коэффициента теплоотдачи, на фиг. 2 — сх иа соединения термических сопротивлений; на фиг.Зномограмма.

Для обоснования расчетной формулы способа необходимо рассмотреть тепловую схелу (фиг.. 1). Поскольку термические сопротивления тепломеров разные {например, Йл < Й,9, то можно записать в виде равенства R<= R +ай), плотиости q4 и q 2 теплового потока, их пронизывающего, будут также неравнь1ми. Для рассматриваемого случая, т. е. при Вл + Й2, q< y q>, причем эти величины могут быть записаны при помощи следующих соотношений

1 -1

Ч = a t.(R, + — ó) ч, =,«.(,. —,) где 5t — одинаковая для обоих соотношений разность температур нижней поверхности тепломеа «о и омывающей среды «ж на некотором расстоянии от тепломеров (за пределамй пограничного слоя), (фиг. 1 и фиг. 2).

При совместном решении системы уравнения (2) относительно локального коэффициента теплоотдачи с получается формула (1).

Подбор величин термических сопротивлений тепломеров производится для удобства с помощью номограммы .(фиг.3), построенной для уравнения (1),преобразованного к виду .-4

d R = (1) (3)

Чл/Ч2

Для получения максимальной точности определения локального:коэффициента теплоотдачи наиболее целесообразно испольэовать тепломер, термическое сопротивление которого и максимально возможное значение локально-

Увеличение точности определения

4> коэффициента теплоотдачи достигается тем, что измерения производят в невозмущенном потоке среды, омывающей поверхность теплообмена, благодаря отсутствию в потоке среды термозон30 дов в связи с тем,что по предлагаемому способу операция измерения температуры среды введенным в нее термозондом исключена, а также за счет того, что при вычислении величины локального коэффициента теплоотдачи по расчетной формуле (1) в числитель и знаменатель отношения q /q подставляются величины одного поряд5 866462 6 ка, измеренные на одном вторичном условиями теплоотдачн "посредством приприборе. менения тепломеров, различающиМся тецКроме того, данный способ приводит ловымн сопротивлениями, а искомый к уменьшению затрат на изготовление коэффициент находят из соотношения термозондов и на вторичную аппаратуру > (у ) с одновременным сокращением трудо- 2 И затрат на измерения и обработку опытных данных, Формула изобретения

Способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи от теплоносителя к стенке, включающий измерение температуры поверхности стенки. и подводимого к ней локального теплового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения измерений, локальный тепловой поток измеряют на двух участках стенки с равными температурами и яде q u q — плотности тепловых по« ф токов, измеренные тепломерами, с тепловыми сопротивлениями Й и R соотА

1я ветственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Геращенко О.А., Федоров В.Г.

Тепловые и температурные измерения.

Киев„ "Наукова думка", 1965, с. 189190.

2. Кондратьев Г.И. Регулярный тепловой режим. И., ГИТТЛ, l954 с. 183194.

3. Жуковский В.С. Основы теплопередачи. И., "Энергия", 1969, с. 81-82 (прототип).

866462

Закач 8066/бб

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Вертоградский

Редактор В. Еремеева Техред З.Фанта Корректор С. Шекмар