Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена

 

Союз Советскни

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 898307

1

„з

Г (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 2709.79 (21) 2829587/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23)Приоритет(5l)M. Кл.

G 01 N 25/00

3Ъвуаврстееииый комитет

СССР ао делан иэебретеиий и открытий (53) УДК 5)6 24 (088.8) Опубликовано 150182. Бюллетень № 2 ю

Дата опубликования описания 1501.82 (72) Авторы изобретения

В.Д.Дараган, А.Ю.Котов, Г. Н. Мельников, A и А.В.Пустогаров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГО

ТЕПЛООБМЕНА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения тепловых величин для определения коэффициентов теплообмена, и может быть использовано в теплоэнергетике, машиностроении, металлургии и других областях науки и техники. .Известен способ определения коэффициента внутреннего теплообмена с нагревом образца со стороны выход1О ной по отношению к охладителю поверхности, в соответствии с которым измеряются температуры входной и выходной поверхности образца и температу15 ры газа на входе и выходе из образца (1 ).

Недостатком этой методики является подогрев газа на входной поверхности, где различие в температурах газа и поверхности составляет несколько десятков градусов,. вследствие чего погрешность определения коэффициента внутреннего обмена велика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу on" ределения коэффициента внутреннего теплообмена является способ, включающий пропускание холодного газа через образец, нагреваемый от источ" ника излучения с выходной по отношению к охладителю поверхности. Коэффициент внутреннего теплообмена определяется по измеренным расходу газа через образец, температурам входной и выходной поверхности, температуре газа на выходе иэ образца и рассчитаным тепловой мощности и температуре охладителя на выходе P2 ).

Недостатком известного способа является низкая точность определения коэффициента внутреннего теплообмена.

Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента внутреннего теплообмена за счет уменьше

l ния влияния теплообмена на входе.

Поставленная цель достигается ,тем, что согласно способу определе(Т -Т ) С 0<9<9 жмых До р кР где

Т зч вх тепловая мощность; температура входной поверху ности изделия; температура охладителя на входе в образец; числовой коэффициент, равный точности определения тепловой мощности, 4; тепловой поток, при котором происходит изменение структуры образца.

Т

До

К за

Коэффициент внутреннего теплообмена oL> в общем случае определяется из выражения 4а

Е х ч(т„- т ) где Q - тепловая мощность на выходную поверхность изделия;43 тепловая мощность, затрачиваемая на нагрев охладителя на входе s изделие;

V -"обьем изделия;

Т и Т вЂ” среднеинтегральные значения температур материала и охладителя по толщине стенки соотвстственно.

Выполнение условия, (Т -Т )С G

Я о Р Q означает, что величина Q>> не превышает точности определения О и ею можно пренебречь. Это позволяет повы89830 ния коэффициента внутреннего теплообмена иэделий иэ пористого материала, включающему пропускание охладителя через изделие, нагрев выходной по отношению к течению поверхности, измерение расхода охладителя, тепловой мощности на выходной поверхности, температуры охладителя на входе, устанавливают расход охладителя

6,0Л F/Ср! G 0,92G, са где G - расход;

) — эффективная теплопроводность пористого материала;

F — площадь фильтрации;

С вЂ” теплоемкость охладителя; 15 толщина стенки изделия;

G - расход, соответствующий ус- . тановлению на выходе из пористой стенки скорости звука на основании установленного рас- щ хода охладителя задают тепловую мощность сить точность определения коэффициента внутреннего теплообмена, поскольку Q g экспериментально не измеряется и может лишь оцениваться с большой погрешностью.

Тогда для определения коэффициента внутреннего теплообмена используется выражение

Ч

Ф ч(т„, — т )

Среднеинтегральные значения температур материала и охладителя получают из решения системы уравнений тепломассопереноса в пористой стенке при граничных условиях: на входе 4Т /dr, Т = Т, на выходе д Т д

1 "- =а, где q — тепловой поток

I 9 à г в стенку.

На фиг, 1 схематически представлена установка для определения о1, на фиг. 2 — зависимости глубины теплового возмущения от удельного расхода на стали Х18210Т пористостью ь Вт

0 4 для тепловых потоков q = 1О—

1 м2

1 Вт (кривая !) и 10 — (кривая ") ° м2

Установка для огпеделения dy содержит источник теплового потока электрическую дугу 1, пористую трубку 2, катод 3, анод 4, ресивер 5, термопару 6 и прокладки из асбеста 7.

Определение коэффициента внутреннего теплообмена проводится следующим образом.

Через нагреваемую дугой 1 пористую трубку 2 из ресивера 5 подается охладитель, расход которого измеряется. Термопарой 6 измеряется температура газа на выходе в образец. Измеряется. также тепловой поток на стенку трубки 2. Для того чтобы глубина теплового возмущения Ь (расстояние от горячей поверхности дс сечения, где Т отличается от Т не более, чем на li) не превышала заданную толщину пористой стенки, расход газа устанавливается из условия

G )r 6 0 A F/СрL

Пример. Определение коэффициента 4у проводят на образце из стали Х18Н10Т пористостью 0,4. Тепловой поток на внутреннюю поверхность образца обеспечивается дугой при токе 100 - 200 А, давление в канале плазматрона составляет 0,1 и г

5 89830

МПа. Через пористую стенку образца и ресивера подают азот. Расход азота для обеспечения условия

6, 0 3- Р/СР (. « 0 < О, 92G + при толцине стенки 2,5 мм задают S равным 7,5 кг/м с при тепловом пото" ке 10 Вт/м и 10 кг/м.с при.потоке

10 Вт/м (фиг. 2) . Тепловой поток регулируют изменением тока дуги и измеряют датчиком лучистого потока.

Контроль за соблюдением условий по расходу и тепловой мощности осуществляют измерением температуры азота на входе в пористую стенку и температуры внешней поверхности стенки.

При избранных расходах 7,5 и 10 кг/м.с и температура газа и стенки на входе равны, т.е. потери тепла на входе исключаются.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность определения коэффициента внутреннего теплообмена, что дает возможность выбрать оптимальный расход охладителя, т.е. обеспечить работоспособность изделий из пористых материалов при минимальном расходе охладителя. По оценкам точность определения коэффициента внутреннего теплообмена предложенным способом повы- 30 шается Hà 10 - 1 Р . ю Т )CpG e QW к мах р р где Q

ЧЧ В(тепловая мощность; температура входной поверхности иэделия; температура охладителя на входе в образец; числовой коэффициент, равный точности определения тепловой мощности в процентах; тепяовой поток, при котором происходит изменение структуры образца. кР

7 d щения точности определения коэффициента внутреннего теплообмена, устанавливают расход охладителя

6, 0А Р/CpL G < 0,92G+, где G — расход; эффективная теплопровод"

Эф ность пористого материала;

F - площадь фильтрации;

С - теплоемкость охладителя; толщина стенки изделия;

G+ - расход, соответствующий установлению на выходе иэ пористой стенки скорости звука, на основании установленного расхода охладителя задают тепловую мощность из условия

Формула изобретения

Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена изделий из пористого материала, включающий пропускание охладителя через изделие, нагрев выходной по отношению к течению поверхности, измерение расхода охладителя, тепловой мощности на выходной поверхности, температуры охлаждения на входе, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повы3S

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дружинин А.С. 0 расчете внутреннего теплообмена при пористом

< охлаждении. - "Теплоэнергетика"

4р 1961, и 9е с. 73-77.

2- Бойко А.И. и др. Температурное поле пористой пластины, охлаждаемой вдувом в условиях радиационноконвективного нагрева. - ИФЖ, 1971, т. 23, 55, 792-800 (прототип).

393307

cf Ж1

ДО

Составитель А.Хорцев

Редактор М.Циткина Техред М, Рейвес Корректор N.Êoñòà

Заказ 11938/59 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

РУ

7f

Puz Р