Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена

Союз СоветскниСоциалистическиеРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)Приоритет(5 )М, Кл. О 01 й 25/ОО 3 Ъеуаврстаеивй комитет СССР ао делан иэабретеиий и открытий(72) Авторы изобретения В.Д.Дараган, А.Ю.Котов, Г.Н,Мельников, Аи А.В.Пустогаров 3) Заявитель ПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕ ТЕПЛООБМЕНА Изобретение тельной технике измерения тепло деления коэффиц и может быть ис тносится к измериа именно к области ых величин для опреентов теплообмена, ользовано в теплоауки энергетике, машиностроенлургии и других областяхитехники.,Известен способ определения коэффициента внутреннего теплообмена снагревом образца со стороны выходной по отношению к охладителю поверхности, в соответствии с которым измеряются температуры входной и выходной поверхности образца и температуры газа на входе и выходе из образца 1,Недостатком этой методики является подогрев газа на входной поверхности, где различие в температурахгаза и поверхности составляет несколько десятков градусов,. вследствиечего погрешность определения коэффициента внутреннего обмена велика,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу оп" ределения коэффициента внутреннего теплообмена является способ, включающий пропускание холодного газа через образец, нагреваемый от источ" ника излучения с выходной по отношению к охладителю поверхности. Коэффициент внутреннего теплообмена определяется по измеренным расходу газа через образец, температурам входной и выходной поверхности, температуре газа на выходе иэ образца и рассчитаным тепловой мощности и температуре охладителя на выходе 21.Недостатком известного способа является низкая точность определения коэффициента внутреннего теплообмена,Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента внутреннего теплообмена за счет уменьше ния влияния теплообмена на входе.Поставленная цель достигается ,тем, что согласно способу определе(т -т ) С 00.сс авх До р кР гдеТзчвх тепловая мощность;температура входной поверхуности изделия;температура охладителя на входе в образец;числовой коэффициент, равный точности определения тепловой мощности, 4; тепловой поток, при котором происходит изменение структуры образца. ТДоК Коэффициент внутреннего теплообмена сС в общем случае определяется из выражения 4 ОЕЯ ц: хч(т/- т)где Я - тепловая мощность на выходную поверхность изделия;4тепловая мощность, затрачиваемая на нагрев охладителя на входе в изделие;ч -"обьем изделия;Т и Т - среднеинтегральные энацения температур материалаи охладителя по толщинестенки соотвстственно,100Выполнение условия , (Т -Т )С 6фв цо Р О означает, что величина Я х не превышает точности определения 0 и ею можно пренебречь. Это позволяет повы 89830ния коэффициента внутреннего теплообмена иэделий иэ пористого материала, включающему пропускание охладителя через изделие, нагрев выходнойпо отношению к течению поверхности,измерение расхода охладителя, тепловой мощности на выходной поверхности, температуры охладителя на входе,устанавливают расход охладителя6,0 Л Г/Ср.С 0,920,1 Огде 6 - расход;Л 9 - эффективная теплопроводность пористого материала;Р - площадь фильтрации;теплоемкость охладителя; 15толщина стенки изделия;С - расход, соответствующий ус- .тановлению на выходе из пористой стенки скорости звукана основании установленного рас- щхода охладителя задают тепловую мощность сить точность определения коэффициента внутреннего теплообмена, поскольку 0 Х экспериментально не измеряется и может лишь оцениваться с большой погрешностью,Тогда для определения коэффициента внутреннего теплообмена используется выражениеЯЧФч(т, - т)Среднеинтегральные значения температур материала и охладителя получают из решения системы уравнений тепломассопереноса в пористой стенке при граничных условиях; на входе дт/дг Т = т , на выходедТд,1 - "- =о, где с - тепловой поток -9 фа г в стенку.На фиг, 1 схематически представлена установка для определения о , на фиг. 2 - зависимости глубины теплового возмущения от удельного расхода на стали Х 18210 Т пористостью6 Вт0 4 для тепловых потоков ц = 1 О -1мВт(кривая ) и 10 - (кривая 2)Установка для огпеделения с 1 содержит источник теплового потока электрическую дугу 1, пористую трубку 2, катод 3, анод 4, ресивер 5, термопару 6 и прокладки из асбеста 7,Определение коэффициента внутреннего теплообмена проводится следующим образом.Через нагреваемую дугой 1 пористую трубку 2 из ресивера 5 подается охладитель, расход которого измеряется, Термопарой б измеряется температура газа на выходе в образец, Измеряется также тепловой поток на стенку трубки 2, Для того цтобы глубина теплового возмущения Ь (расстояние от горячей поверхности дс сечения, где Т отличается от Т, не более, цем на 1/) не превышала заданную толщину пористой стенки, расход газа устанавливается из условия С ) 6 0 ЛвфГ/Ср 1- вП р и м е р, Определение коэффициента с(у проводят на образце из стали Х 18 Н 10 Т пористостью 0,4. Тепловой поток на внутреннюю поверхность образца обеспечивается дугой при токе 100 - 200 А, давление в канале плазматрона составляет 0,1 и5 89830МПа. Через пористую стенку образца и ресиеера подают азот, Расход азота для обеспечения условия6О 1 фГ/СР 1.СО92 Спри толщине стенки 2,5 мм задаютравным 7,5 кг/м с при тепловом пото" ке 10 Вт/м и 10 кг/м с при.потоке610 Вт/м (фиг, 2). Тепловой поток регулируют изменением тока дуги и измеряют датчиком лучистого потока. Контроль за соблюдением условий по расходу и тепловой мощности осуществляют измерением температуры азота на входе в пористую стенку и температуры внешней поверхности стенки. При избранных расходах 75 и 10 кг/м.сй температура газа и стенки на входе равны, т.е. потери тепла на входе исключаются.Таким образом предлагаемый спо соб позволяет повысить точность определения коэффициента внутреннего теплообмена, что дает возможность выбрать оптимальный расход охладителя, т.е. обеспечить работоспособ ность изделий из пористых материалов при минимальном расходе охладителя, По оценкам точность определения коэффициента внутреннего тепло- обмена предложенным способом повы шается на 1 О - 15 где 0ЧЧ В Формула изобретения Источники информации,3принятые во внимание при экспертизе1. Дружинин А.С. 0 расчете внут.реннего теплообмена при пористомохлаждении. - "Теплоэнергетика",1961, У 9, с. 73-772. Бойко А.И. и др. Температурное поле пористой пластины, охлаждаемой вдувом в условиях радиационноконвективного нагрева. - ИФЖ 1971,т 23 55 792-800 (прототип) Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена изделий из пористого материала, включающий пропускание охладителя через изделие, нагрев выходной по отношению к течению поверхности, измерение расхода охладителя, тепловой мощности на выходной поверхности, температуры охлаждения на входе, о т л и ч а ющ й й с я тем, что, с целью повы 1 6щения точности определения коэффициента внутреннего теплообмена, ус.танаеливают расход охладителя6,0 А фГ/Ср 1. 6 С0,92 С+,где С - расход;эфФективная теплопровод"Эфность пористого материала;Г - площадь фильтрации;С - теплоемкость охладителя;толщина стенки изделия;Сф - расход, соответствующийустановлению на выходе иэпористой стенки скоростизвука,на основании установленного расхода охладителя задают тепловую мощ"ность из условия(Т-Т )С С аК мах р р тепловая мощность; температура входной поверхности иэделия;температура охладителя на входе в образец;числовой коэффициент равный точности определения тепловой мощности в процентах;тепяовой поток, при котором происходит изменение структуры образца.Заказ 11938/59ВНИИП 1130 иал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектна д,Жт ДР Тираж 882 Государственного делам изобретений Иосква, Ж, Р