Способ определения коэффициента теплопередачи

СО/03 СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 111 22959 УДАРСТВЕНОЕ ПАТЕН ДОМСТВО СССР СПАТЕНТ СССР) 1 ь 461 МЙС- ТЕАачЕанцпиОте д НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О К АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬС С.Чер 54) СПОСО ЦИЕНТА ТЕ я к теплофизичеайти применение сти, связанных с ием тепловых ма(21) 4847325/25 (22) 06.07,90 (46) 23.06.93, Бюл, (71) Московский ави ский институт им. К (72) М.Н.Галкин, И ный, А.С.Лебедев и (56) Гуров С,В. Исс сти охлаждения д Теплоэнергетика. 1Авторское сеид %1477484, кл. Р 01 О%23ационный технологиче- Э.Циолковского .В.Шевченко, М, С,А. Шубинледование интенсивноефлекторной лопастки 967. М 10, с. 81 - 84.етельство СССР 25/18. 6 01 К 17/20, 1988 ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИОПЕРЕДАЧИ(57) Изобретение относитс ским измерениям и может н в отраслях промышленно разработкой и изготовлен шин различного назначения. Сущность изо Изобретение относится к области тепло- физических измерений и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с разработкой и изготовлением тепловых ма шин различного назначения, в частности, для определения коэффициента теплопередачи к воздуху в лопатках газовым турбин.Цель изобретения - снижение энергетических затрат и расхода металла на определение коэффициента теплопередачи.Укаэанная цель достигается тем, что согласно изобретению деталь перед погружение в расплав нагревают до температуры выше, чем температура кристаллизации металла, но не превышающей температуры де 601 Й 25/20, ЕО О тения: заключается в том, что охлаждаемая деталь, снабженная подводящим и отводящим патрубками, помещается в печь, где осуществляется ее нагрев до температуры выше, чем температура кристаллизациК расплава металла, но не превышающей температуры, при которой наступает деструкция расплава. Нагретая деталь помещается в ванну с расплавом металла. Ванна выдерживается в окружающей среде. пока температура системы "расплав-деталь" станет равной температуре кристаллизации металла, о чем судят по корке металла, образующейся на внутренней поверхности ванны, В этот момент через деталь продувают охлаждаемую среду. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки, образующейся на наружной поверхности детали, и разности температур исследуемой етали, равной температуре кристаллизаии, и охлаждающей среды. 2 ил. струкции металла, нагретую деталь помещают в расплав металла и при достижении системой "расплав-деталь" температуры кристаллизации металла через деталь продувают охлаждающую среду. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки металла. образовавшейся на наружной поверхности детали и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды.На фиг. 1 представлена последовательность операций при проведении эксперимента; на фиг. 2 - график определения коэффициента электропередачи.Охлаждвемая деталь 1, снабженная подводящим 2 и отводящим 3 патрубками,1822959 419,4 - 20450 - 419 4- 15,3 кг СДТд откуда п 1 м= - паду А м40 ли 4550 55 помещается в печь 4, где осуществляется ее нагрев до температуры выше, чем температура кристаллизации металла, но не превышающей температуры, при которой наступает деструкция металла. Нагретая исследуемая деталь помещается в расплав металла 5, температура которого выше температуры кристаллизации. но ниже температуры деструкции металла. Исследуемая деталь выдерживается в расплаве до наступления в системе "расплав-деталь" равновесного состояния, т, е. когда температура исследуемой детали будет равна температуре металла, Исследуемая деталь вместе с ванной б охлаждается в окружающей среде за счет естественной конвекции до тех пор, пока на внутренней поверхности ванны не образуется корка металла 7, составляющая 0,1 - 0,15 ширины ванны, что соответствует достижению системой "расплав-деталь" температуры кристаллизации металла, В момент, когда температура системы "расплав-деталь" станет равной температуре кристаллизации металла, через исследуемую деталь продувают охлаждающую среду. Исследуемую деталь 1 извлекают из расплава. О коэффициенте теплопередачи судят по толщине корки, образовавшейся при продувке на наружной поверхности детали и разности температур исследуемой детали и охлаждающей среды,При проведении экспериментов для системы "расплав-деталь" уравнение теплового баланса можно записать следующем виде См вм ЬТм = Сд вд ДТд,где гп - масса металла; вд - масса детали; См и Сд - теплоемкость металла и детаЬТд = Т,р - Тд - изменение температуры детали с момента ее погружения в расплав металла до температуры кристаллизации металла,ЬТм = Т,р, Тм - изменение температуры металла с момента погружения в него детали до температуры кристаллизации металла.Т. к. масса металла пропорциональна ЬТд, то нагрев детали перед погружением ее в расплав металла, который приводит к уменьшению ЬТд позволит уменьшить массу металла, потребную для достижения в системе "расплав-деталь" равновесного состояния, и сократить энергоэатраты на проведение эксперимента. 5 10 15 20 25 30 П р и м е р выполнения способа. Лопатку газовой турбины массой 1 кг, температура которой равна Тд = 20 С погружали в расплав перегретого до 450" С цинка. Масса цинка, потребная для проведения эксперимента в этом случае составляла 15,3 кг. Сл ЬТл 0 462вц 1 = - в -Л,- --1 х Сц еъ ц 0,394 В другом случае лопатку перед погружением в расплав цинка нагревали до температуры равной 450 С. Необходимая для прОведения эксперимента масса цинка со- ставила в 0,462 1 450 - 419,4 ц 2 0,394 450 - 419,4 Нагрев проводили в печи шахтного типа, температуру детали контролировали с помощью хромель-копелевой термопары, зачеканенной на ее поверхности.Таким образом, при определении коэффициента теплопередачи, согласно предлагаемому изобретению, требуемая для эксперимента масса цинка уменьшилась на 92,3 %. ц 1 ц 215 3 - 1 2 3 вц 1 153 Использование предлагаемого способа по сравнению с известным обеспечивает уменьшение потребного для экспериментов металла на 50-95 и затрат электроэнергии на его плавление и нагрев на 68,Формула изобретения Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, заключающийся в тои, что деталь помещают в ванну с расплавом перегретого металла, выдерживают ванну в окружающей среде до тех пор, пока на ее внутренней поверхности образуется корка металла, составляющая 0,1-0,15 ширины ванны, что соответствует достижению системой расплав-деталь температуры кристаллизации, и в этот момент начинают продувать деталь охлаждающей средой, фиксируя время продувки, а о коэффициенте теплопередачи судят по толщине образовавшейся на поверхности детали корки металла и разности температур детали, равной температуре кристаллизации и охлаж 1822959дающей среды, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергетических затрат и расхода расплава металла, исследуемую деталь перед погружением в расплаве нагревают до температуры, выше чем температуры кристаллизации металла, но непревышающей температуру, при которойнаступает деструкция расплава металла.-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина аказ 2177 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5