Способ определения коэффициента теплопередачи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 9) (111 а 01 и 25/18 У71ВД ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОР ЬСТВУ МУ СВ(71) Московский авиациогический институт им. КкогоП.Л ийс пла нны) Осипова В .А. Экспериме едование процессов тепл-188. во СССР иссл 9 55.Р 01 краны Фип). ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИИ(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ через стенконвективно охлаждаемой детали,пример лопатки турбин., заключающв том, что деталь помещают в раленный металл и при температуреисталлизации последнего прадуохлаждающей средой, а о коэфц енте теплопередачи судят по тне образовавшейся корки металларазности температур исследуемойтали и охлаждающей среды, о т лч а ю щ и й с я тем, что, с цельповышения точности, продувку прещают за 2-4 с до измерения толщиобразовавшейся корки металла,сРр 1,КЭ толщина корки металл образовавшейся на де ли при ее продувке в кристаллизирующемсярасплаве, время продувки; теплота кристаллизац и плотность расплавл ного металла; температуры кристалл ции расплава и охлаждщей среж, соответст г 40ан за- аю- ен 5 но.Недостатком известного способа вляется наличие погрешности, обусовленной увеличением термического сопротивления стенки в процессе эатвердевания металла, в результате увеличивается температурный перепад в стенке и корке и уменьшается толщина корки металла в сравнении с фактической, соответствующей плот-. ности теплового потока для заданного. режима проведения опыта.Целью изобретения является повыние точности определения коэффиента теплопередачи. я л ше ци Изобретение относится к области теплофизических измерений и может .найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением теплообменников и тепловых машин различного назначе ния, в частности для определения теплопередачи к воздуху в лопатках газовых турбин.Известен способ определения коэффициента теплопередачи при обогреве контролируемого объекта конденсирующимся, слегка перегретым водяным паром 1 3.Недостатком данного способа является высокая трудоемкость и практическая невозможность использования для определения коэффициента теплопередачи в малоразмерных теплообменниках, имеющих сравнительно сложную форму, например в лопатках газовых турбин. 20Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ23 определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаж даемой детали, например лопатки турбины, заключающийся в том, что деталь помещают в расплавленный металл, и при температуре кристалли- . зации последнего продувают ее охлаж дающей средой, а о коэффициенте, теплопередачи судят по толщине образовавшейся корки металла и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды и вычисляют коэффициент теплопередачи по формулеУказанная цель достигается тем,что согласно способу определениякоэффициента теплопередачи черезстенку конвективно охлаждаемой детали, например лопатки турбины, заключающемуся в том, что деталь помещают в расплавленный металл ипри температуре кристаллизации последнего продувают ее охлаждающейсредой, а о коэффициенте теплопередачи судят по толщине образовавшейся корки металла и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды, продувку прекращаютза 2-4 с до измерения толщины образовавшейся корки металла,На чертеже приведена диаграммазависимости коэффициента теплопередачи к воздуху от времени выдержкилопатки газовой турбины,При выдерживании детали в расплаве после окончания продувки перепад Аналоги ент теплоп ки в распл дувки в те результаты теже, Из н елялся коэффицири выдержке лопатокончания про 1, 2, б, 8 и 10 с.риведены на черет, что при знано опрередачиве посление О,опытовго следу температуры в стенке и корке становится равным нулю,Часть отводимого тепла затрачивается на перестройку температурного поля стенки в процессе продувки.Остальное тепло поступает к воздухуот кристаллизующегося металла, который при этом затвердевает на наружной поверхности детали. Следовательно, утолщение корки металла на поверхности детали в течение 2-4 спосле прекращения ее продувки означает, что отвод тепла в деталь продолжается и связан с выравниваниемтемпературы в системе "деталь-расплав". При этом толщина корки возрастает на величину, пропорциональную значению этого перепада. Поэтой причине уменьшается погрешностьопределения плотности теплового потока к воздуху и, следовательно,уменьшается погрешность определениякоэффициента теплопередачи.П р и м е р. Лопатку газовой турбины с высотой пера 0,1 м.и хордой0,03 м помещали в расплавленный цинкмарки ЦВЧ, после достижения температуры кристаллизации цинка 419,4 Спродували лопатку воздухом при температуре на входе в замок, равнойБО С, расходом 3 10 кг/с в течение15 с. После отключения продувкилопатку выдерживали 4 с в расплавеизвлекали из расплава. Толщина корки в области входной кромки среднегосечения лопатки составила 0,002 м,Коэффициент теплопередачи, расчитанный по указанной формуле, оказалсяравным 440 Вт/м 2 К.1081504 Составитель Ю.ЛингартТехредС.Мигунова Хорректор Г.решетник Редактор В.Данко Заказ 1538/37 Тираж 823 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-. 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 чении времени выдержки 2-4 с значения коэффициента теплопередачи квоздуху практически остаются такимиже, как и при 6, 8 и 10 с. Использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает уменьшение погрешности определения коэффициента теплопередачи.