Способ определения коэффициента теплопередачи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 119) 111) 1)4 С 01 К 17/2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нный тех вс.Ха -ойко, А А.Шубин менталплообм(54) СПОСОБТЕПЛ ОПЕР ЕДАЧИ(57) Изобреттеплофизичесизобретенияности опреде ПРЕДЕПЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА особ ние относится к с их измерений. Цел вляется повьппение ия коэффициенсоб включает е лопередачи. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Московский авиациогический институт им. К.Э,Циокого(56) Осипова В.А. Экспериисследование процессов теМ.: Энергия, 1969, с. 186Авторское свидетельствФ 550008, кл. С 01 К 17/2 ление металла, перегрев расплавленноого металла на 25-35 С, погружение в расплавленный металл испытуемого объекта и контрольной детали, выдерживание их в расплаве металла.до достижения системой температуры кристаллизации металла, продувку испытуемых объектов воздухом в течение 15-25 с, извлечение их из расплава металла, снятие затвердевших на поверхности испытуемых объектов корок металла, определение коэффициентов теплопередачи испытуемого объекта и контрольной детали по данным опыта, расчет коэффициента теплопередачи контрольной де тали по критериальным зависимостям, расчет коэффициента теплопередачи исследуемой детали, Контрольную деталь подбирают так, чтобы ее пропускная способность была бы равной пропускной способности испытуемого объекта. 1 з.п. ф - лы, 1 ип.113ИзобреТение относится к теплофизическим измерениям и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением теплообменников и тепловых машин различного назначения, в частности для определения теплопередачик воздуху в лопатках газовых турбин.Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента теплопередачи.На чертеже изображены исследуемыеобъекты перед проведением опыта, исходное состояние,Исследуемая деталь, например лопатка газовой турбины 1, и контрольная деталь 2, например прямая гладкая труба, имеющая такую же пропускную способность, что и исследуемаядеталь, соединены с коллектором 3,охлаждаемая среда в который поступает через трубопровод 4. Коллектор 3 обеспечивает равенство расходов охладителя через конвективноохлаждаемую деталь и через контрольную деталь 2. Эвакуация охладителяиз деталей осуществляется через отводные коллекторы 5 и 6. Металлнапример цинк, находится в твердомсостоянии и помещен в тигель 8.Способ осуществляют следующим образом.Металл расплавляют и перегреваютона 25;35 . В расплав погружают диагностируемую деталь 1 и контрольнуюдеталь 2. Через, =200-300 с система "расплав - охлаждаемые детали"приходит в равновесное состояние,температура расплавленного металла иохлаждаемых деталей становится одинаковой. В момент, когда температурасистемы "расплав - охлаждаемые детали становится равной температурекристаллизации металла (для цинкаоТ = 419,4 С), через исследуемую иконтрольную детали продувают охлаждаемую среду. Через= 15-20 сПдетали извлекают из расплава, По толщине образовавшейся на охлаждаемыхдеталях корке металла и разности температур между стенкой деталей и охлаждаемой средой определяют коэффициенты теплопередачи: для конвективно охлаждаемой детали Ки дляконтрольной детали К,После завершения опыта определяют коэффициент теплопередачи отвнутренней поверхности контрольной41505 4550 ласти входной кромки среднего сечениялопатки: 55 10 15 20 25 30 35 40 детали трубы к воздуху по критериальным зависимостям для прямых гладких труб.Затем определяют коэффициенттеплопередачи К через стенку к воздуху с учетом ее термического сопротивления и полученного (с учетомизвестных критериальных зависимостей) значения коэффициента теплопередачи, Для этого используют классические зависимости.Отношение значения коэффициентатеплопередачи К , полученного путемрасчета по известным критериальнымзависимостям, к значению К , полученному из опыта по толщине образовавшейся корки металла и разноститемператур трубы и охлаждающей среды,определяет поправку, обусловленнуюпогрешностью опыта.Умножив это соотношение на значение коэффициента теплопередачи К,получают значение коэффициента теплопередачи К, которое уже учитываетпогрешность опыта.П р и м е р. Лопатку газовойтурбины размером О, 1 м (хорда0,03 м) помещали в расплавленныйцинк марки ЦВЧ одновременно со стальной трубкой длиной 0,18 м, наружнымдиаметром 0,066 м внутренним -0,04 м. После,цостижения температуоры кристаллизации цинка 419,4 С продували одновременно лопатку и трубкувоздухом с расходом через каждыйобъект 310 кг/с. Температура воздуха на входе в лопатку и трубкуосоставила 60 С, Продувка проводиласьв течение 15 с. Толщина корки в области входной кромки среднего сечениялопатки составила 0,002 м, в концетрубы - 0,0025 м,Коэффициент теплопередачи, рассчитанный по литературным зависимостям, составил 390 Вт/м К, по опытным данным - 410 Вт/мК, Коэффициент теплопередачи непосредственно из опыта составил для лопатки 450 Вт/м К.Коэффициент теплопередачи в обКь.о Кт 450 390К= - "" - = ---- - = 430 Вт/мК, Кт,оп Использование предлагаемого способа по .сравнению с известным обеспечивает уменьшение погрешности оп13415054ладителя, а искомый коэффициент определяют по формуле Кл,опКтКУК т.оп Формула изобретения5 1. Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, например лопатки турбины, заключающийся в 10 том, что деталь помещают в расплавленный металл и при температуре кристаллизации последнего продувают ее охлаждающей средой, а о коэффициенте теплопередачи судят по толщине обра зовавшейся корки металла и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше. ния точности получаемых данных, од новременно с исследуемой деталью продувают контрольную с пропускной способностью, равной пропускной способности исследуемой детали, при этом, обеспечивают равенство расходов ох где К- значение коэффициентатеплопередачи черезстенку исследуемой.конвективно охлаждаемой детали, полученный в опытеК,- значение коэффициентатеплопередачи через стенку контрольной детали,полученное в опыте,К, - значение коэффициентатеплопередачи через стенки контрольной детали,рассчитанный по критериальным зависимостям. 12Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что в качестве контрольной детали выбирают прямую гладкую трубу. оставитель В.Филатовехред А.Кравчук актор Л.Повхан каэ 4428/4 Тираж 776сударственного комите ам изобретений и откр ва, Ж, Раушская. на ПодписноСССРийд. 4/5 ВНИИПИ по д 113035, Моедприятие, г. Ужгород, ул. тная,енно-полигра ическ роизв ределения коэффициента теплопередачи на 8-107. Корректор А.Зимокосов