Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи и стенд для его осуществления

)5 6 01 К 17/20 О О Н ЬС ТОРСКО И 21) 4453861 22) 31.05.88 46) 23,08.91 71) МГТУ и 72) С.Н,Кар 53) 536.24.0 юл НБаума 3(088,8 54) СПОС ЦИЕНТА К ЧИ И СТЕН 57) Иэобре Б ОП ОНВЕ Д ДЛЯ ение ении ляет п ффици модел влива ЭФФИ- ООТДАЛЕНИЯ ьзовано измере- опредеЩЕСТ ь испо чески чност лоотд При вып при ро ед нй и позво пения коэ аналоговом жух устана из сублими ее потоком ферного, ве по зависим в ЭТОМ В КО- олненную обдувают ше атмос/ереляется(1/М, + лоотд камер прока за ич О) зобрете зически ению к т быть лирован елью и ние относится к обл х измерений, в частн оэффициента тепло использовано при ан ии процесса теплрог зобретения является и став касти тепти к опдачи, и логовом ло 1 пат- сор мож мод чи,овы ко то ть с пОД- дельсхема ст та теплоСте крышко га"а, со тически блока уп жуха 1 елпе- вмеслоя м поу 14 ГОСУДАРСТВННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР РЕДЕЛ ЕН КТИВНОЙЕГО ОСУ может быт теплофизи овысить то ента теп ировании, ют модель гося веще давлением а которого =(1,3-2 ности.чертеже показана принципиальная енда для определения коэффициенотдачи. нд содержит кожух 1 со съемной й 2 и устройство для прокачивания стоящее из компрессора 3, кинемасвязанного с ним электродвигателя, равления (не показаны), Внутри кораэмещены модели 4 и установлен 1/М) /Р Й) где Р - давление моде;ь 1/2ного газа, Па; Т - температура модельного газа и сублимирующегося вещестз, К; М,.М; - масса модельного газа и сублимирующегося вещества; и - кинематическая вязкость модельного газа, м /с; гт - константа2взаимодействия Леннард-Джонса, м; Й- интеграл столкновений для сублимации.Рециркулирующий поток газа поддержива ют постоянного количества, а в качестве газа используют воздух, Определяют 1 емпегатуру газа и поверхности модели плотность паров сублимирующегося ве,це ст а и массовую скорость сублимации.Стенд для определения коэффициента гепачи содержит камеру, к которой подн вакуумный компрессор. Внутри ы установлен кожух и устройство для чивания газа, 2 с.п,ф-лы, 2 з,п,ф-лы, 1 ил фильтр 5, выполняющий такж., ункц билизатора потока. Кожух 1 р =.ще мере 6 с возможностью открытогс дос крышке 2. К камере 6 своим входны рубком подключен вакуумный комп 7, связанный с электродвигателем и Ь управления (не показаны).Кроме того. к камере 6 может б помощью трубопровода 8 с вентилем ключена емкость 10, заполненная м ным газом.Датчик 11 давления и датчик 12 т ратуры газа установлены в кожухе 1 сте с датчиком 13 температуры сублимирующегося вещества, которы крыта модель 4, присоединены к блоконтрольно-измерительной аппаратуры. Вкожухе 1 установлен расходомер (не показан),Способ осуществляют следующим образом.Изготавливают модели 4, геометрически подобные оригиналу, таким образом,чтобы поверхность, для которой определяют коэффициент теплоотдачи, была выполнена из сублимирующегося вещества,например нафталина, Модели 4 устанавливают в кожух 1.При использовании модельных газов,отличных от воздуха, камеру 6 заполняют иземкости 10 модельным газом (если в качестве модельного газа применяют воздух, тоэту операцию не выполняют),Включают компрессор 3 и вакуумныйкомпрессор 7. Регулируя мощность последнего, обеспечивают необходимое давлениев камере 6 и, соответственно, в кожухе 1,Режим течения газа внутри кожуха 1 примоделировании скоростных харак; еристикпотока обеспечивают формой кожуха 1, атакже управлением компрессора 3.Время обдува модели 4 определяетсямногочисленными факторами (характеристики сублимирующегося вещества, скоростные характеристики потока газа и другие),но обычно оно выбирается в пределах (1 -25) 10 с. Во время продувки с помощью датчиков 11 - 13 регистрируют температуругаза, температуру слоя сублимирующегосявещества и давление в кожухе 1. Массовуюскорость сублимации находят по величинемассы сублимировавшегося во время продувки вещества, определяемой либо двухкратным взвешиванием, либо поизменению профиля поверхности веществавследствие сублимации, определяемом, например, с помощью профилометра,Способ реализуют при температуре 290- 300 К.Коэффициент теплоотдачи при аналоговом моделировании вычисляют по выражениюЬ = ЯЬ(Рг/Яс)" (1- Р/Р ) Л д,гд 2 е и - коэффициент теплоотдачи,Вт/(м К);Рг - критерий Прандтля;Яс - критерий Шмидта;Яп - критерий Шервуда;Р, Рц, - парциальное давление насыщенного пара вещества и давление газа впотоке, Па;и - показатель степени в критериальном уравнении, зависящий от режима течения;Л - теплопроводность газа, Вт/(м К); 1 - характерный размер, м.При этом погрешность, обусловленнаяотклонением от аналогии, определяется величиной (Рг/Яс)",5 Выбирая при моделировании процессатеплоотдачи между твердым телом и газообразным теплоносителем величину давлениямодельного газа из зависимости (т.е. при Рг==: 0,7 - . 1,1)Р - (1 3 2 О) Т (1/М +1/Мь) ( Рообеспечивают выполнение условия 5 с = Рг.Следовательно, погрешность, обусловленная отклонением от аналогии, в этом случае отсутствует,При определении коэффициента конвективной теплоотдачи путем аналогового моделирования предложенным способом повышается точность за счет обеспечения равенства критериев подобия Шмидта при сублимации и Прандтля при теплоотдаче,Формула изобретения 1, Способ определения коэффициентаконвективной теплоотдачи между поверхностью твердого тела и газообразным теплоносителем, заключающийся в моделировании скоростных характеристик потока газа, омывающего модель, по меньшей мере часть поверхности которой выполнена из сублимирующегося вещества, измерении температуры газа и поверхности сублимирующегося вещества, определении плотности паров сублимирующегося вещества, измерении массовой скорости сублимации последнего и последующем определении искомого коэффициента, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 40 точности, создают поток модельного газа сдавлением меньше атмосферного, величина которого определяется по зависимостиР =(1,3-2,0) Тз (1/Мц+ 1/Мз) /(т 02 Й), 45где Р - давление модельного газа, Па;Т - температура модельного газа и сублимирующегося вещества, К;Мя, М - молекулярная масса модельного газа и сублимирующегося вещества;ю - кинематическая вязкость модельного газа, Ст;о - константа взаимодействия Леннард Джонса нмЙ - интеграл столкновений для сублимации.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что создают рециркулирующий потокпостоянного количества газа.1672242 3. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения определения, в качестве модельного газа используют воздух. Составитель В,Гусева едактор Л,Гратилло , Техред М.Моргентал Корректор С.ШевкЗаказ 2830 Тираж 364 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушскэя наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага 4. Стенд для определения коэффициента конвективной теплоотдачи, содержащий кожух со съемной крышкой и установленные в нем модели, по меньшей мере часть поверхности которых выполнена из сублимирующегося вещества, устройство для прокачивания газа через кожух, датчики температуры газа и поверхности сублимирующегося вещества и расходомер, установленный на выходе кожуха, о т л и ч а ю щи й с я тем, что он дополнительно снабжен 5 камерой, вакуумным компрессором и датчиком давления, причем устройство для прокачивания газа и кожух установлены в камере с возможностью открытого доступа к съемной крышке, вакуумный компрессор 10 подключен к камере, датчик давления установлен в кожухе, причем камера и кожух заполнены модельным газом.