Способ определения коэффициента теплоотдачи

(19) 51)5 6 01 К 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТГ)РИ ГКНТ СССР ИЯМПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (72) Л. К. Зарембо, Е. 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. 0 01 й 17/20, 1964. Изобретение относится к физическим измерениям тепловых характеристик акустическими методами, в частности, для оценки теплоотдачи,Известен метод теплового следа основными операциями являются разогрев об. разца, регистрация температуры и обработка результатов измерений. Причем для разогрева образца и регистрации тем, пературы используются различные технические 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 А 1(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 1 рез После прекращения нагрева измеряют время ттепловой релаксации резонансной частоты до значения рез. Коэффициент теплоотдачи а определяют по формуле а = р Ср Ч/т Я где р, Ср. Ч,- плотность, теплоемкость при постоянном давлении, объем и площадь поверхности образца соответственно,ЪФ 1 помещают в исследуемую жидкость. Конт-, Я ролируемые образцы могут иметь небольшие размеры(2,0 х 2,0 х 9;8 ммз), а также открытую пористоСть. Из-за последнего об- в стоятельства образцы нельзя помещать в жидкость, по скорости разогрева которой ф можно было бы с помощью теплового зонда Кр 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 во 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 проведениеизмерений 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, в 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 самораэогрев, 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 ф). 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 2,0 х 2,0 х 9,8 мм проводят возбуждение на резонансе 1"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-вплоть доее 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 резонатора5 подчиняется законут = т, + - )- (1 - е ф ),РЯТгде -- =ЬТст-Т - То - стационарный рарс,=10 зогрев;р - плотность диссипируемой в резонаторе акустической мощности;То - начальная температура.Учитывая, чтоЬт"уЬ Т,гдеутотемпературный коэффициент частоты, Ьт=Ио, закон изменения резонансной частотыпри саморазогреве имеет вид 20Ю= Лет 1-ег ),где Жт= ЬЬмак=Ь-Ь, илиЬ макси- .откуда время гепловой ретст - Г25 лаксации Г отвечает моменту т, когда максимальный размах в изменении частотыЖм превышает текущее значение Ь =-т 1=тст в 6 (2,7) Раз.30 Тогдапе = 1= т / г.При этом время тепловой релаксации,контролируемое по скорости изменения резонансной частоты в ходе саморазогрева,составляет г = 50 ь 20 с, соответственно35 коэффициент теплоотдачи, рассчитываемыйпо Формуле а = р СрИ г Я,составляет 31 + 8Вт/м К (Ср=. 564 Дж/кг К, р =5 10 кг/м),формула изобретения,Способ определения коэффициента40 теплоотдачи, заключающийся в нагреве образца до установления стационарного теплового режима, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения, нагрев осуществляют саморазогревом ультразвуком путем45 возбуждения колебаний образца на резонансной частоте 1 рез, после прекращениянагрева измеряют время т тепловой релаксации резонансной частоты образца до значения 1 раз, а коэффициент а теплоотдачи50 определяют по формулеа =Р Ср т/г,где Р,Ср, Ч, 3- плотность, твплоемкость при постоянном давлении, обьем и площадь по верхности образца соответственно,