Стенд для исследования процесса конвективной теплоотдачи

(5)э 0 01 К 17/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУность определения коэффициента тивной теплоотдачи в полостях пер го объема порш невых маш цилиндрической камере размеще шень со штоком, образующий полос менного объема, подложка в виде накладка, закрепленная на торце Поверхности втулки и накладки, о ные к полости переменного объема нены из сублимирующегося вещ котором размещены датчики темпе Определение коэффициента тепл осуществляется методом аналогово лирования, 1 з, и. Ф-лы, 4 ил. Сшин, содержащий цилиндрическую камеру,внутрй которой размещены поршень соштоком, образующий полость переменногообъема, установленные в ней датчики средней температуры и давления газа, и механизм привода, кинематически связанный соштоком,Недостатком известного устройства яв- Оляется низкая точность; 4Цель устройства - повышение точности Яопределения коэффициента конвективной степлоотдачи.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство введены дополнительные дат- ффчики темературы, подложка в виде в втулки фдлиной не менее максимального продольно-,го размера йолости-переменного объема,установленная в цилиндрической камеренад поршнем, и накладка, закрепленная наего торце со стороны полости переменногообъема, по крайней мере часть поверхностикоторых выполнена из сублимирующегося 1(72) С, Н. Караваев и А. И, Новохатйий (56) Авторское свидетельство СССРЬ 1553849, кл4 01 К 17/20, 1986,Милков В. А,;.Стефановский Б. С. К вопросу о закономерностях конвективной теплоотдачи в цилиндрах поршневых машин - Известия Вузов. Машиностроение, 1969; М 7, с. 49-53.(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.ПРОЦЕССА КОНВЦ(ТИВ НОЙ ТЕПЛООТДАЧИ (57) Изобретение относится к теплофизическим измерениям и позволяет повйсить точИзобретение относится к теплофизическим измерениям, а именно к аналоговому моделированию, и может быть использовано при экспериментальном исследовании процесса конвективной теплоотдачи в рабочих полостях поршневйх машин, например двигателей Стирлинга и криогенных газо вых машин.Известен стенд для определения коэффициента конвективной теплоотдачи, содержащий камеру с установленными внутри нее датчиками температуры и давления газа, и рабочими элементами, поверхность каждого из которого покрыта слоем сублимирующегося вещества с размещенным в нем датчиком температуры, и устройство для перемещения газа в камере, . .., Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является стенд для исследования процесса конвективной теплоотрачи в полостях переменного объема поршневых маконвек- еменноин. В ны порть пере- втулки и поршня. бращен- выполества, в ратуры, оотдачи го модевещества, в котором размещены дополнительные датчики температуры, сильфон, закрепленный с одного из своих торцов напоршне, а с другого - на внутренней поверхности цилиндрической камеры, и датчикмгновенной температуры газа, установленный в полости переменного объема;Кроме того, в устройство введена емкость переменного объема с трубкой, сообщающейся с полостью переменногообьема.На фиг. 1 показана схема предлагаемого стенда; на фиг, 2 - поршень с накладкой;на фиг, 3 - втулка с накладкой; на фиг, 4 -структурная схема контрольно-измерительного устройства.Стенд содержит основание 1, на котором установлен корпус 2 с крышкой 3, В- корпусе 2 установлен вал 4 с кулачком 5. Вал4 кинематически связан с электродвигателем 6. На крышке 3 корпуса 2 установленаопора 7, на которой закреплены направляющая 8 и цилиндр 9, на котором с помощьюфиксирующего элемента 10 установленакрышка 11 с торцом 12. В нем закрепленатрубка 13,Внутри цилиндра 9 и крышки 11 с зазором установлен поршень 14 с накладкой 15.Поршень 14 снабжен также направляющейюбкой 16, между которыми установленотеплоизолирующее кольцо 17,К поршню 14 прикреплен шток 18, установленный в осевом отверстии опоры 7 своэможностью возвратно-поступательногоперемещения. На противоположном концештока 18 закреплен толкатель 19, подпружиненный для обеспечения его постоянного контакта с кулачком 5 упругим элементом20.Стенд снабжен сильфоном 21, герметично присоединенным к юбке 16 поршня14 и к цилиндру 9,Поверхность накладки 15, обращеннаяв полость 22 переменного объема, выполнена из сублимирующегося вещества 23, например из нафталина.К полости 22 переменного объема черезтрубку 13 подключена емкость 24, выполненная с возможностью изменения ее объема и снабженная устройством для этогоизменения.Контрольно-измерительное устройствосодержит систему для регулирования и изменения частоты вращения вала 4, снабженную источником 25 питания обмоткивозбуждения электродвигателя 6 постоянного тока, регулируемым источником 26 пи. тания якорной обмотки электродвигателя 6,фотоэлектрическим датчиком 27 частотывращения, подключенным к цифровому автоматическому тахометру 28; систему для измерения температуры, состоящую иэ устройства 29 для измерения температуры, закрепленного в крышке 11 и снабженного 5 двумя термоэлектрическими датчиками температуры, один из которых подключен к многоканальному автоматическому потенциометру 30, а другой через измерительный преобразователь 31 - к устройству 32 инди кации, и термометром сопротивления, подключенным через измерительный мост ЗЗ постоянноготока, и термоэлектрмческого датчика 34, установленного в сублимирующемся веществе 23 и связанного с многока нальным автоматическим потенциометром30, а также систему для измерения давления, снабженную индуктивным датчиком 35 давления, закрепленным в торце 12 крышки 11 и связанным с усилителем 36 постоянно го тока через индуктивный преобразователь37, .Усилители 36 и 38 выполнены с выходами на электронно-лучевой осциллограф 39 и шлейфовый осциллограф 40.25 В крышке 11 может быть установленавтулка 41, по меньшей мере часть поверхности которой покрыта слоем 42 сублимирующегося вещества.Стенд работает следующим образом, 30 Изготавливают накладку 15 с торцовойповерхностью иэ сублимирующегося вещества 23, закрывают ее предохранительной крышкой (не показана), которую закрепляют на боковой поверхности накладки 15. По следнюю устанавливают на поршне 14, затем устанавливают крышку 11 и закрепляют ее установочным элементом 10, Включением источника 26 питания электродвигателя 6 обеспечивается выход на исследуемый 40 скоростной режим, который контролируетсяс помощью контрольно-измерительного устройства. В течение 5-10 мин этот режим выдерживают постоянным. Затем электродвигатель 6 отключают, снимают крышку 11 45 и предохранительную крышку, вновь устанавливают крышку 11 и закрепляют ее с помощью элемента 10. Включением электродвигателя 6 обеспечивается выход на исследуемый режим, который 50 поддерживается в течение фиксированноговремени эксперимента. При наличии втулки 41 этй операции выполняют с нею.Массовую скорость сублимации находят по величине массы сублимировавшего ся во время эксперимента вещества,определяемой либо двукратным взвешиванием, либо по.изменению профиля поверхности этого вещества вследствие его сублимации определяемом например, с помощью профилометра.Частота вращения вала 4 устанавливается регулированием частоты вращения вала электродвигателя 6 с помощью регулируемого источника 26 питания по показаниям цифрового автоматического тахометра 28, на который поступает информация от датчика 27.Среднеинтегральная температура сублимирующегося вещества 23 и в полости 22 переменного объема измеряется соответственно термоэлектрическим датчиком 34 и двумя термоэлектрическими датчиками устройства 29 измерения температуры с регистрацией многоканальным автоматическим потенциометром 30, и наблюдается на устройстве 32 индикации в течение всего времени эксперимента,Мгновенные значения температуры в полости 22 переменного объема измеряют термометром сопротивления устройства 29, включенного в цепь измерительного моста 33 постоянного тока, сигнал с которого усиливается усилителем 38 постоянного тока.Давление в полости 22 переменного объема измеряется индуктивным датчиком 35 и через индуктивный преобразователь 37 усиливается усилителем 36 постоянного тока. Выходы первого 28 и второго 36 усилителей подключены для индикации на электронно-лучевой осциллограф 39 и для регистрации - на шлейфовый осциллограф 40 в течение всего времени эксперимента.После окончания эксперимента определяют погрешность, обусловленную временем выхода на режим, временем останова и временем технологических операций, для чего повторяют все перечисленные действия и определяют массу сублимировавшегося в течение этого времени вещества. По измеренным характеристикам вычисляют параметры процесса вынужденнойконвективной теплоотдачи.Таким образом, за счет применения5 аналогового моделирования для исследования процесса конвективной теплоотдачи вполостях переменного объема поршневыхмашин повышается точность измерения иупрощается констуркция стенда,10 Формула изобретения1, Стенд для исследования процессаконвективной теплоотдачи, содержащий цилиндрическую камеру, внутри которой размещены поршень со штоком, образующий15 полость переменного объема, установленные в ней датчики средней температуры идавления газа и механизм привода, кинематически связанный со штоком, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения20 точности, в него введены дополнительныедатчики температуры, подложка в виде втулки длиной не менее максимального продольного размера полости переменногообъема, установленная в цилиндрической25 камере над поршнем, и накладка, закрепленная на его торце со стороны полостипеременного объема, по крайней мере частьповерхности которых выполнена из сублимирующегося вещества, в котором разме 30 щены дополнительные датчикитемпературы, сильфон, закрепленный с одного из своих торцов на поршне, а с другого- на внутренней поверхности цилиндрической камеры, и датчик мгновенной темпера 35 турц газа, установленный в полостипеременного объема,2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в него введена емкость изменяемо го объема с трубкой, сообщающейся с полостью переменного объема,1749727 бог Корректоо Н.Король эктор Н.Козо оставитель Н.Соловьевхред М.Моргентал роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2588 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, Подписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ35, Рауаская наб., 4/5