Устройство для моделирования тепловых полей в регулярной стадии теплообмена

Сотоз СоеетскинСоциалистическиРеслублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, свил-ву(22) Заявлеио 01,06.75 (21) 2150254/2 б) М присоединением заявкич 06 Ст 3/О асударотееннай наинте Соввта Еанннстров ССС аа деяаы нзобретеннйв открытий(4 б) Дата опубликования описания 17,0(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕ ПОЛЕЙ В РЕГУЛЯРНОЙ С Из ЕГО ольшая сложность. Цепь изобретения -к он с тру куп роше йства ци шгая це достигается тем, че стройстве пластина ВыпОл 1 а становлеиа на по нитного матери ие относится к вычислительно технике,Известно устройство для исследовшеиятепловых полей, содержашее двигатель, резервуар, поплавок, измерительный зонд игидравлическую модель1,Однако ато устройство обеспечивает решение поставленной задачи лишь в ограниченном количестве заданных точек стенки,Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является устройство, содержащее подставки, накоторых установлена пластина с изображением границ исследуемой области и координатными сетками с линиями равных значений интенсивности теплообмена, и расположенный на поверхности пластины моделирующий элемент ;.Недостатком устройства является ЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОВХТЛДИИ ТЕПЛОВМЕ:Ы2ставках вертикпл,ио, а гсгеЕО;п 1,ЕОои момент выполнен в 151 де гЕбкой нер-гтгекилОй,ните 1 с посто 5 Пи л 1 кл 1 а.11 ип копнах,которые присос.пгнены и поверх.Ости илао 5 тины по Обе сГОрОЕы исслсдугм й 0 л стив зада 31 ых точках Оиру.ЛеЕясмых /и 1151 микоорд 11 ат 1 х сс ток,На чертсжер,едго коструктЕ,в 1 огвыполнен;е устройства 11,5 нодсл )кгпв.151тепловых полей в рогуярг:55 "гдд, тслоОбмена,У.тройство содс рг 11 т Одет;г,г 1, и,астиу 2 модегп 1 ру 1 Оший э;1:.г,От, в 11 ЛО 11 О.ный в виде гибкой иер:стя сиОй шт 3 ипостояи 11 ых магшТов )Пластина 2 с аСг;ел а 1 ОЕст,вках1 верт кальио и . Ой зоброке 11 грге 115 ц 1ис( 1,д у емоег ОО 1.ти, срива 1; слеваОТ КОТОр 1 Х 1 аОсе 1 Ы Кггс 5 П 1 Т 11 сСТКИе с пиИя,1 6 и 7 равЕых зн 1 гиг иитенсивОст тгЛообеа,Устрггйствю р ботат сОд"Ощи Образом,Г 1 усть стальи яру б. с ди з етром с 5 фф5 см 1 = г сс 1:ржи О 4 вется25 потоксм Ге,пс.ят" в:3 которОСО рай 1;обласримере, ируют ых под, устаиц 5 ствующи оотв 0,5 3 по ю ти висаюше ину ичтобы так, точк лицах ассма Форма 5 стенки риваемый деление т распрех коорнатах При расчете те вестцые зависил напряжений использую ти(в-в 1о 3о чальной температуре стенки Т30 . Указанная поверхность названапассивной, сг.тветствуюшие ей величины обозначены индексом и , коэффициент теплообменакол Ог = Оф 04 см се,гродПо внутренней поверхности, названнойактивной (соответствующий индекс а.) с момента 1 = о труба нагревается, контактируя со средой, температура которой Т = 730 С, коэффициент теплообмена - ссо,салсм се кг радОпределяется распределение температур в стенке трубы и величина тангенциальных термонапряжений на ее поверхности к моменту, когда "пассйвная" поверхность прогревается до температуры Тп = 100 С, например,толщина стенки= 1 см, коэффициент теплопроводности Ь = О, 04 кап/см сек град модуль Юнга Е = 2, 1 10 кг /см6 а коэффициент термического расширения сг = = 1610 1(град, коэффициент Пуассона Р =0,3).В рассматриваемом случае относительная температура "пассивной поверхности Критерии Ьио на "активной" ипассной" поверхностях соответственно; Постоянные магниты 4, на которвешена гибкая нерастяжимая нить 3навливаются с обеих сторон от гранисследуемой области, на пересечение лини6 и 7 координатной сетки, с етзаданным значениям В , =, 3; и она проходила через зад провисающей нити 3 в гр (О1) определяет в момент времени искомое емператур в отностельь4Для определения относительной средней температуры 8 необходимо знать соответствующую координату. Для ее определения на пластине 2 нанесена полученная расчетом шкауа 8, определяющая значенияв зависимости от кривизны стенки для момента окончания первой стадии теплообмена ( Я ) и для стационарного темпераК турного состояния (). Положение координатыв процессе второй (регулярной) стадии теплообмена заключено внутри опносительно узкого интервала Я , ).Для рассматриваемого случая по величине оу = 0,5 принимается= 0,46. С помощью провисающей нити 3 определяется 9 = 013,Е т - То) 33 6 103 кг/см 2 слиВ Ф то можно определить искомые термонапряжения на обеих границах 6: = 33,6 10 (0,18-0,308)2 = 4200 кг/см = 33,6 10 (0,18 - 0,10)2= 2690 кг/смУстройство обеспечивает решение ряда прямых и обратных задач теплопроводности и термоупругости для случая, когда обе границы 5 одновременно и независимо участвуют в теппообмене. Для иных граничных условий теплообмена координатная сетка будет иметь другой вид. Построение ее может быть произведено на основании аналогичного подхода.Применение устройства особенно удобно,когда заданы условия теппообмена (например, В 1, Ви) и относительная температура в фиксируемой точке исследуемой ти. Как показано в рассмотренном и в этом случае величины В; коордцн точки подвеса нити 3, а длина ее определяется из условия прохождения через три заданных точки, Форма провисающей нити 3 непосредственно определяет распределение температур по исследуемой обпас.ги.Если температура в какой-либо точке области заранее неизвестна, а задан лишь молюент времени (г), то дпя использования устройства необходимо папане определить температуру на грацие 5 в заданный моллет, а,зател решать задачу как указано палее, координпруя нить,3 о трем известным точкам. И в этом случае решение сушесвеко упрощается, так как определение телгнературы иаралице 5 - задача менее трудоемкан, чем построение всей температурной кривой. Ф о р л уа и з о б р е т е у с:тройс о д.и лнгд п 1)овацц 5 теиповь 1 х10 ей в рогугярОй Стади тецОобмеца, СО3 лказ 1574/152 Тираж 818 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 держащее подставки, на которых установлена пластина с изображением границ исследуемой области и координатными сеткамис линиями равных значений интенсивноститеплообмена и расположенный на поверхнооти моделирующий элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощенияконструкции устройства, в нем пластина вы-.полнена из магнитного материала и установлена на подставках вертикально, а модели орующий элемент выполнен в виде гибкойнерастяжимой нити с постояннь 1 ми магнитами. на концах, которые присоединены к по.- верхности пластины по обе стороны исследуемой области в заданных точках, определяемых линиями координатных сеток.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Карплюс У. Моделирующие устройства для решения задач теории поля, М., "Иностранная литератураф, 1962, 326.2. Шнейдер. Инженерные проблемы теплопроводности. М., "Иностранная литература, 1960, 376