Способ изготовления моделей из сублимирующих веществ для определения коэффициентов теплоотдачи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИКРЕСПУБЛИК 1)4 С 01 И 25 О ПИСА ОБРЕ ВИДЕТЕЛЬСТВ практически 100 Е- орошкообразной м озволяет повысит ия коэффициентов ородностьщества, чтость измере. -тдачи на моную о,ц ассы в точ епло из такого вещеыполнен ях ст коэффициен аналогии пе утем субликазыва и твенного бусловле тановкой офил огра ные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ(56) Меа 1 В.Н. Т 11 е с 1 ече 1 орнепс оЕЕе Еп 1 п Г 1 ш парйса 1 епе ваяя гапяйег апа 1 одце ес 11 пЦце Еог йЬе дхгес шеаяигешепг. оЕ Ьеа 1 гапяег,со 1 ГЕ 1 с 1 епся. - 1 п .1. Неай апйМаяя Тгагяйег, 1975, чо 1, 18,4,р. 559-567,Юдина Л.Е. Использование методааналогии процессов тепло- и массопереноса для исследования теплообмена в усложненных условиях. - Тепломассообмен и теплофизические свойства веществ, Новосибирск, 1982,с, 22-26. 1Изобретение относится к термометрии, предназначено для определения локальных коэффициентов теплоодачи в газовых средах объектов слоной формы и может быть использованв энергетическом машиностроении,холодильной технике, электронной имышленности и др.Целью изобретения является повьшение точности измерения коэффициентов теплоотдачи объектов сложнойформы в газовых средах,В отличие от известного способапредлагаемый способ обеспечивает ЯО 14694 О(54) СПОСОБ ИЭГОТОВ 11 ЕНИЯ МОДСУБЛИМИРУЮЦИХ ВЕ 1 ЦЕСТВ ДЛЯ ОПНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ(57) Изобретение относится к областитермометрии, предназначено для определения локальных коэффициентовтеплоотдачи в газовых средах объектов сложной Формы. Цель изобретения - повышение точности измерениякоэффициентов теплоотдачи. В способеизготовления мопелей из сублимированных веществ для определения коэффициентов теплоотдачи измельчаютвещества и прессуют из полученногопорошка модели заданной формы. Процесс измельчения проводят в средежидкого азота, исходное количествокоторого в 1,3-1,5 раза превышаетколичество вещества, путем перемешивания до полного испарения азота.При формировании готовой модели внее одновременно запрессовывают металлический опорный стержень, 1 ил,На точность измерени тов теплоотдачи методом реноса теплоты и массы мации вещества в воздух влияние ошибки простран зиционирования модели, снятием и последующей у на координатном столе п146940после ее продувки в воздушном потоке.Так как в результате продувки происходит изменение формы и размеров модели вследствие сублимации то про 95странственное позиционирование ее, вточности соответствующее положениюна координатном столе до продувки,невозможно.Запрессовка в модель металлической опорной поверхности согласнопредлагаемому способу обеспечиваетточное и;:огократное пространственноепозиционирование модели независимоот изменения ее формы и размеров впроцессе продувки воздухом, что исключает ошибку позиционирования,влияющего на точность измерения коэффициента теплоотдачи.На чертеже представлена готоваямодель с запрессованной опорнойповерхностью.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.Перед началом прессования сублимирующее веществ помещают в открытыйсверху сосуд из материала с малой теплопроводностью, заливают жидким азотом,количество которого в 1,3-1,5 разапревышает количество сублимирующеговещества. В процессе механическогоперемешивания происходит смачиваниежидким азотом всего количества сублимирующего вещества, при этом происходит интенсивное испарение азота.35В момент полного испарения азота приуказанном соотношении компонентовпроисходит полное превращение вещества в однородную порошковую массубез комкообразных включений.Полученный порошок засыпают вматрицу требуемой формы, в специальное посадочное место которой предварительно вставляют металлическуюопорную поверхность 1. С помощью45пуансона путем изобарического прессования получают готовую модель 2,выдерживая ее под давлением 100120 кг/см 2 в течение 3-5 мин. Затеммодель вынимают из матрицы.Описанный способ позволяет полу"чить модели однородной структуры споверхностью, соответствующей 910 классу чистоты, не требующей дальнейшей чистоты обработки.55Была проведена серия экспериментов, целью которых являлась проверкаточности определения локальных коэффициентов теплоотдачи при осущест 7 4влении измельчения (дробления) сублимирующего вещества (нафталина) предлагаемым способом по сравнению со способом-прототипом, для чего путем изобарического прессования были изготовлены три нафталиновые призмы размером 12 х 12,5 х 2,5 мм каждая. Причем первая призма была изготовлена из порошка нафталина, подвергавшегося неполному измельчению, механическим путем, вторая из порошка нафталина, подвергавшегося максимально возможному измельчению механическим путем; третья - изпорошка нафталина, подвергшегосяизмельчению по предлагаемому способу.Степень однородности поверхностей изготовленных призм определялиалмазной пирамидой при вершине 136микротвердомером ПМТв десяти одноименных точках на лобовой граникаждой призмы.Как показали результаты измерений,на первой призме в двух точках твердость равна 285 кг/мм 2; в трех точках 265 кг/мм; в одной точке280 кг/мм; в трех точках 268 кг/мм;в одной точке в , 272 кг/мм 2,На второй призме в двух точкахтвердость равна 378 кг/мм 2 в двухточках 274 кг/мм; в трех точках -268 кг/мм 2, в одной точке - 270 кг/мм,в одной точке - 272 кг/мм.На третьей призме во всех измеренных точках твердость практическиодинакова и равна 270 кг/мм 2 .Затем три призмы были продуты потоком воздуха со скоростью 15 м/св течение 25 мин в аэродинамическойтрубе открытого типа.Локальный массоунос измеряли индикатором часового типа с точностью0,5 10 мм на лобовой грани призмы,ширина которой составляла 12 мм.Измерение массоуноса производилив точках на лобовых гранях, отстоящих на расстояние 0,4; 1,2; 2,07;3 6; 5 3; 6 7; 8 4; 9 7 и 10 8 мм отлевой боковой грани призмы по потокувоздуха,Жидкий азот выбран в качествевторого компонента потому, что приперемешивании при низкой температуре( = -196 С) практически отсутствуетпроцесс сублимации веществ, свяаанный с выделением и образованием ядовитых и легковоспламеняющихся паров5 1 сублимирующих веществ, жидкий азот обладает рядом преимуществ по сравнению с другими ожиженными газами, например по сравнению с С 02 имеет более низкую температуру кипения (в 3 раза), обеспечивающую более высокую степень хрупкости широкого спект ра сублимирующих веществ (нафтол, нафталин, нафтохонон и др.), обладает химической и биологической инертностью, безопасностью для работающего персонала, а по сравнению с жидким водородом имеет стабильную температуру в жидком состоянии (температура жидкого водорода претерпевает значительные колебания, что отрицательно сказывается на процессе измельчения), обладает химической и биологической инертностью, безопасностью для работающего персонала,При растворении сублимирующих веществ в бензоле, этиловом эфире, хлороформе и др. органических растворителях происходит интенсивный процесс сублимации веществ, а после . полного испарения органических растворителей сублимирующее вещество представляет собой застывшую (твердую) массу, которая опять требует измельчения.С физической точки зрения жидкий азот воздействует на сублимирующее вещество как холодильный . агент, охлаждая и замораживая его до температуры в 1 С, при которой сублимирующее вещество становится весьма хрупким. При перемешивании сублимирующего вещества в среде жидкого азота (по сути, при растирании его) происходит полное превращение сублимирующего вещества в однородную массу, а после полного испарения азота - в порошок.Как отмечалось выше, возможно использование и другого вещества (например, СО и Нв жидких формах) . Критерием выбора служит доступность для промышленного использования, а также более низкая и стабильная тем=пература кипения агента, которая определяет степень диспергирования веществ. Например, температура кипения СО 1 недостаточна для получения однородности по форме и размеру (монодисперсности) частиц нафталина. Так, при обработке жидкой фазой СО нафталина получается раэнодисперсный порошок с диаметром частиц 30 469407 6 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 300 мкм и выше, при обработке нафталина жидким водородом - порошок с диаметром частиц 3-100 мкм, а при обработке нафталина жидким азотом - порошок с диаметром частиц 3-5 мкм.При исследовании различных соотношений сублимирующих веществ (антрацен, фталинин, нафтохинон, нафтол, нафталин) и жидкого азота после полного испарения последнего измеряли объемы получаемых порошков сублимирующих веществ и затем соотносили к ранее измеренному объему жидкого азота. Для каждого сублимирующего вещества находили оптимальное соотношение объемов сублимирующего вещества и жидкого азотаКритерием оптимальности при этом является максимально возможное измельчение, характеризуемое диаметром полученных частиц (измеряют с помощью оптического микроскопа) в среде жидкого азота исследуемого сублимирующего вещества.Выли испытаны опорные поверхности из пластмассы, дерева, различных металлов (медь, алюминий, сталь) .Пластмасса и дерево повреждаются и разрушаются при давлении (40 кг/см алюминий и медь повреждаются (сплющиваются) при давлении90 кг/см 2, а стальная опорная поверхность не повреждается и при130 кг/см . В связи с тем,что прессование моделей в основном ведется при давлении 50- 130 кг/см 2 (в зависимости от температуры среды, формы и размеров модели), то наиболее приемлемыми материалами для изготовления опорных поверхностей моделей являются металлы.Результаты экспериментов показали, что при прочих равных условиях, имевших место при проведении экспериментов с призмами, отклонения значений коэффициентов локальной тепло- отдачи в одних и тех же точках исследуемых призм определялись различной степенью измельчения порошка нафталина, причем чем ниже степень измельчения порошка и, .соответственно, выше неоднородность структуры, тем больше отклойение величин коэффициентов массоотдачи, и наоборот.Следовательно, чем вьппе степеньизмельчения порошка, тем однороднееструктура получаемой модели и тем14694 О 7 10 Формула из обретения Способ изготовления моделей из сублимирующих веществ для определения коэффициентов теплоотдачи, вклю Составитель В.ФилатоваРедактор Л.Веселовская Техред М.Дидык Корректор Л,Обручар Заказ 1352/49 Тираж 788 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина,101 выше точность определения коэффициентов теплоотдачи, Повышение точности измерения локальных коэффициентовтеплоотдачи тел сложной формы, обтекаемых газовым потоком, в частности элементов радиоэлектронныхаппаратов (микросхем, транзисторов,диодов и т.п,), позволит оптимизировать системы охлаждения их путемрегулирования мощности вентиляторов,т.е. затрат электроэнергии. чающий измельчение вещества с последующим изобарическим прессованиемиз полученного порошка моделей заданной формы, о т л и ч а ю щ и й-.с я тем, что, с целью повышенияточности измерения коэффициентов теплоотдачи объектов сложной формы вгазовых средах, процесс измельченияпроводят в среде жидкого азота, исходное количество которого в 1,3-1,5раза превышает количество веществапутем перемешивания до полного испарения азота, а при формировании готовой модели в нее одновременно запрессовывают металлический опорныйстержень,