Способ определения коэффициента теплоотдачи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 119) 111) 1 И 25/1 СДНИЕ ИЗОЬРЕтенИЯ ВТОРСН ЛЬСТВУ:охла нием скоро ем ус влаж.передагаза ва коэффляйт п Р и -РтР - давление г определяет лоотдачи) У - объем емкости Р - площадь внут ти емкости).время,истечен ления Р.1 до О - установившаяс ператур стеноаза, ся к ля кото Ффициен оепЮ реннеоверхносие газРя разки г ность темаза. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОГКРЫТИ;,(54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИ,ПИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ емкости, содержа-щей газ, путем охлаждения газа, достижения стабилизированного значения. температуры охлажценного газа, измерений установившейся разности температур стенок емкости и газа и расччета коэффициента теплоотдачи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, "с целью упрощения способа и расширения его технологических возможностей,ждение газа осуществляют удалеего из емкости с постоянной стью, одновременно с измеренитановившейся разности темпера- определяют изменение давленияемкости как функцию времени, ициент теплоотдачи сб опредео ФормулеИзобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для определения коэффициента теплоотдачи, характеризующего интенсивность конвективного теплообмена между стенками емкости и 5 газом, заполнякщим емкость.Известен способ теплофизических измерений, при котором газ охлаждают путем удаления его из емкости (11 .Однако этот способ не позволяет 10 определять коэффициент теплоотдачи.Наиболее близким к изобретению является способ определения коэффициента теплоотдачи емкости (2, содержащей газ, путем охлаждения газа, достижения стабилизированного значег ния температуры охлажденного газа, измерения установившейся равности температур стенок емкости и газа и расчета коэффициента теплоотдачи. Охлаждение газа в емкости производят с помощью охлаждающего элемента известной мощности Ц. Выдерживают емкость в течение времени, необходимого для стабилизации температуры в емкости. По датчикам измеряют установившееся значение температур стенок ( ) и газа (Те) и вычисляют их разность ( й 7 = с - тг). Рассчитыва" ют коэффициент теплоотдачи по формуле30ФО Р ьтгде.М - средний коэффициент теплоотдачи;35Я - мощность охлаждахщвго элемента;- внутренняя поверхность стенок;ЬУ- разность температур между 40стенками и газом.Недостатком данного способа является его громоздкость, а также ограничвнные возможности его примене ния, так как конструкция некоторых емкостей не позволяет разместить внутри емкости охлаждающий элемент,Белью изобретения является упро" щение способа и расширение его технологических возможностей.Поставленная цель досэигаввся тем, что согласно способу определения коэффициента теплоотдачи емкости, содержащей газ, путем охлажде". ния газа, достижения стабилизирован 55 ного значения температуры охлажденное гогаза, измерения установившейся езности температур стенок емкости и газа и расчета коэффициента тепло- отдачи, охлаждение газа осуществля йе удалением его иэ емкости спостоянной скоростью, одновременно с из мврением установившейся разности температур определяют изменение давления газа в емкости как Функцию 65 времени, а коэффициент теплоотдачиопределяют по формулеРЧа = егде,Р - давление газа в емкости,для которого определяетсякоэффициент теплоотдачиУ - объем емкости;площадь внутренней поверхности вмкости 1- время истечения газа от давления Р до Р 2,, ЬТ-. установившаяся разность температур стенок и газа.Проведенные исследования показали,что при истечении с постоянной скоростью (в проведенных -экспериментах.создавались условия истечения соскоростью, равной скорости звука газв емкости начинает охлаждатьсядостигая некоторого стабилизированногозначения (Чс), и дальнейшее истечение газа происходит в условиях егоизотермического расширения в емкости.При изотермическом истечении работа, затрачиэаемая на выталкиваниегаза иэ емкости полностью компенсируется теплом, подводимья от стенокемкости к газу.,а-ао,где д ж - элементарная работа выталкивания3 Я - элементарное количествотепла, поступившего от сте-,нок емкости к газуДля изатермического процесса расширения газа элементарная работа выталкивания определяется по формулеЗЖ.=-Уа Р,(4)где У - объем емкости;Р - давление газа в емкости.Элвментарнов количество тепла,подводимое от стенок к газу за .время Ы можвт быть выражено с помощью оэффициента теплоотдвчи. (5)где Г - площадь твплообмена (площадввнутренней. поверхности емкости);О - разность между температуройстенок и газом;(5.), получаемдРф ф РьТЯ,(б.)4 ля. условий критического истече-.ния имвещЧс(Р.ЮР И,: . (7)гдесотай - объемная скорость истечения хаза.Решая уравнение (7), получаеювР 11: - .Ев - .1 Ч 2На основе полученной зависимости определяют уровень давления Р, при котором температура газа в емкости практически стабилизируется (на Фиг.2 этот уровень соответствует 650 ммрт,ст.",на фиг, 3690 мм рт. стр" на фиг. 4 я 710 мм рт. ст.).Затем емкость заполняют до атмосферяс ного давления и снова начинают откачивать. При достижении уровня давления Р,600 мм рт.ст. включают секундомер; при достижении уровня давления Р 1 ф 400 мм рт.ст, секундомер выключают.Время истечения 1 ф на фиг.2 равно 198 с; на фиг.З " 457 и на фиг,4 790 с. Разность температур ЬТ наоо фиг.2 равна 2,5 С; на фиг.З - 1,1,С; на фиг.4 - 0,6 С. По полученным данньм .в соответствии с Формулой (2) определяется значение коэффициента теплоотдачи.Переменными величинами при расчете К являются Ф" и А , поэтому. можно сравнить полученные величиныпо произведению В Т 1 .,Для случая на фиг.2 это произведение равно 495,0 град,су на,фиг.33- 502,6 град. с.1 на фиг.4 474,0 град. с. Отличие полученных значений коэ 4", Фициента теплоотдачи определяется точностью измерения температуры, которая в проведенных экспериментах составляет 1 0,05 ф.Предлагаемый способ надежен и прост в осуществлении.Полученные значения коэффициентов теплоотдаче используют для расчета режимов термической стабилизации .газа в емкостях.Изобретение улучшает технологические процессы, свяваныые с интенсивньм теплообменом, в химической, авиационной и других промышленностях.,Подставля я Ф иэ (8) и (7) и Щ Риэ (7) в (б), окончательно имеемР Рл- 4 -Р ь 7 Аф Р 2На фиг.й изображено устройство. для реализации предлагаемого способа 15на Фиг,2, 3 и 4 в . графики изменениятемпературы газа в алюминиевой емкости объемом 110 л при откачке газа .через, дроссели различного сопротив-.ления.1 О.Емкость 1 содержит датчик 2температуры, манометр 3 и соедИМеначерез дроссель 4 и вентиль 5 с насосом б.Способ реализуется следукщнмобразом.Датчиком 2 измеряют начальную тем".пературу То газа (равную температуре.стенок) в емкости 1, открывают вентиль 5 и насосом 6 начинают откачи- Ювать газ из емкости через манометр3, обеспечивающий критический перепад давлений (постоянную скаростьистечения, равную скорости звука) .Через некоторое время (определя-. 25ется эмпирически), необходимое длястабилизации температуры газа вемкости, начинают отсчет времени .отуровнядавления Р, фиксируемого манометром 3. измеряют время истечения ЗОгаза от уровня давления Р до уровня Ру. Датчиком 2 измеряют стабилизированное значение температуры газа ТстОпределяют разность температурФ(о- (стРассчитывают коэффйциецт теплоотдачи по форв 1 уле (2)В прюерах на фиг.2, 3 и 4 изме-рялось время истечениялгаэа от дав- ,ления 600 до 400 мм рт,ст.40Измерение осуществляют в следукщейпоследовательностиПредварительно определяется зави-,симость температуры газа в емкости отдавления,45филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектна аказ 7923/50. ВНИИПИ Гос по делам 113035, Моск