Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик в 920488)М. Кл. 01 И 25/ удеретееннвй кемнтетСССРделам яаобретеннйн еткрытнйения 71) Заявите СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВНУТРЕННЕГ ТЕПЛООБМЕНА Изобретение относится к измерительной. технике, а именно к измере" нию величин для определения коэффи" циента теплообмена, и может ебыть ис" пользовано в теплоэнергетике, машино" строении, металлургии и других облас" тях науки и техники.Известен способ определения коэфФициента внутреннего теплообмена 4 включающий нагрев образца токами высокой частоты от индуктора и пропус" кание через пористый материал охла" дителя. Определение с в известном способе проводится по измеренным температурам входной и выходной поверхностей образца и температуры га" за на входе и выходе из образца 13.Известный способ характеризуется невысокой точностью определения коэффициента 1 связанной со значи-тельными погрешностями измерения температур проницаемых поверхностей при вдуве через них газа термопара- ми Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения коэффициента внутреннего теплообмена, включающий нагрев пористого образца и пропускание через него газа 2.Данныи, способ характеризуется невысокой точностью определения ,коэффициента внутреннего теплообмена. Температура поверхностей в различных точках образца неодинакова. Эта связано с оттоком (подводом) тепла через сопряженные с образцом детали экспериментального узла, неоднородностью материала (отклоне.ние по пористости приводит к отклонению расхода на локальном участке от среднего значения). Для определения средних температур поверхностей образца и температур газа на входе и выходе необходимо размещать на поверхности и вблизи нее большое количество термопар,что существенно усложняет устройство и проведение20488 4Среднюю по объему образца температуру материала вычисляют по Форму- ле 1 БЕ5 ш ф0) + ТФО где Т 1 ОАц"е15 20 Целью изобретения является повы,шение точности определения коэффициента внутреннего теплообмена. 25 1Цель достигается тем, что соглас.но способу определения коэффициента внутреннего теплообмена, включающему нагрев пористого образца и30пропускание через него газа, определяют коэффициент электросопротивления в процессе нагрева образца безпропускания газа, затем без нагреваобразца пропускают газ и определяют коэФФициент гидравлического сопротивления и далее через нагреваемый образец пропускают газ, измеряютдавление на входе и выходе из образца, ток и падение напряжения на образце и по измеренным значениямдавлений, тока и напряжения, коэфФициентов гидравлического сопротивления и электросопротивления вычисляют средние по объему образца температуры материала и газа, а коэфФициент внутреннего теплообменавычисляют по формуле где Тд - средняя температура газа;Р - давление газа на входе вобразец;Р , - давление газа на выходеиз образца;- коэффициент гидравлического сопротивления пористого материала;.Й - газовая постоянная;н - удельный расход газа.Уровень температуры, от которогоопределяется подогрев материала(Т 1 о), принимается равным характерной температуре теплового режима,например, средней по объему образцатемпературе газа (Тд), которая близка к температуре материала и поэтомув интервале между ними можно воспользоваться линейной интерполяцией зависимости электросопротивления от тем-,пературы.Если температурный коэффициент 50электросопротивления (А) и коэффициент гидравлического сопротивленияисследуемого пористого материаланеизвестны, то температурный коэффициент электросопротивления порйстогоматериала определяется отдельно по 55известнои методике с измерением токаччерез образец и падения напряженияна образце в изотермических условиях,т.е. когда температура материала по су= СГ (Та ТЧ) э где ЧТ и Т 3 9эксперимента. Кроме того, измерениетемператур поверхностей термопарами существенно снижает точность определенияза счет отклоненийтемператур из термопарных измеренийот истинных, Причинами погрешностей .термопарных измерений в этом случаеявляются отток тепла по электродамтермопар, обдуваемых газом, загромождение пор спаем термопар, таккак размеры спая на порядок и болеемогут превышать размеры пор.Использование оптических методовизмерения полей температуры поверхностей ограничено низким уровнемтемпературы поверхности (20-200 С),необходимостью измерения коэффициентов излучательной способностиматериала, недоступностью для измерений внутренней поверхности цилиндрических образцов,коэффициент внутрен"него теплообмена;количество тепла;объем образца;соответственно средние по объему температуры материала игаза. средняя температура материала;температурный коэффициентэлектросопротивления;падение напряжения по длине образца;ток через образец;площадь сечения образца;длина образца;уровень температуры, откоторого определяется подогрев материала;удельное электросопротивление материала при этойтемпературе, а среднюю пообъему образца температуру газа - по формуле5 9204 обьему образца постоянна, коэффициенты гидравлического сопротивленияпо известной методике с измерением перепада давления и расхода без нагрева образца. 5На чертеже представлена схема установки для осуществления способа определения коэффициента с.Установка состоит иэ цилиндрического пористого образца 1, верхнего 2 10 и нижнего 3 переходника, рабочей ка- меры 4, расходомерного узла 5,дифФеренциального манометра 6, шунта 7, потенциальных выводов 8.Образец 1 соединен сереходни ками 2 и 3, являющимися токоподводами и содержащими отверстия для подачи охладителя во внутреннюю полость. образца 1 и измерения давления в этой полости, Узел с образцом размещается 20 в полости камеры 4, предохраняющей материал образца от взаимодействия с воздухом. К образцу присоединены, например, приварены, потенциальные выводы 8 для измерения падения напря-, 25 жения. Пропускаемый через образец ток измеряется с помощью последовательно подсоединенного шунта 7, расход газа. через образец измеряется расходомерным устройством 5, например,мер.- 50 ной шайбой, перепад давления на пористой стенке дифференциальным мано" метром 6. Предлагаемый способ осуществляется З 5на приведенной установке следующимобразом. 8 6Расчет средней по.объему температуры материала проводят по формуле1 дцИТ,й - ( -- -Р ) + Тцод э е огде Г - площадь перпендикулярногооси сечения образца;Т 0- уровень температуры, от. которого определяется подо"грев материала;уо - удельное электросопротивление материала при этойтемпературе, расчет средней по объему температурыгаза - по Формулегде Й - газовая постоянная,в - расход газа, отнесенный кплощади боковой поверхности образца.Вычисления коэффициента теплообмена проводят по формуледУ = ЯЧ (Т-ТВ)1,где й - количество тепла, поступающего на образец в единицувремени;Ч - объем образца.Нагрев образца может проводиться как пропусканием тока, так и другими способами, например, за счет.лучистого теплового потока на поверх" ность образца.Пропусканием холодного газа через пористый образец 1 без нагрева его 40 током определяется коэффициент гид" равлического сопротивлениядля различных значений расхода по измеряемому расходу расходомером 5 и перепаду давления дифференциальным манометром 6. Затем беэ пропускания газа через образец 1 последний нагревается током и по измерениям на шунте току и на потенциальных выводах 8 падения напряжения определяется тем 50 пературнь 1 й коэффициент электросопротивления А,Далее пропускают газ через нагре"ваемый током образец, измеряют ток55падение напряжения ЬБ на длиненобразца, расход газа через образец,давление на входе в образец Рв ина выходе из образца Рь, . Формула . изобретения 1. Способ определения коэффициента внутреннего теплообмена, включающий нагрев пористого образца и про пускание через него газа, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, определяют коэффициент электросопротивления в процессе нагрева образца без пропускания газа, затем беэ нагрева образца пропускают газ и определяют коэффициент гидравлического сопротивления, и далее через нагреваемый образец прьпускают газ, измеряют давление на входе и выходе из образца,ток и падение напряжения на образце и по измеренным значениям давлений, тона и напряжения, коэффициентов гидравлического сопротивления и электро920488 10 где Рх Ььв сопротивления вычисляют средние пообъему образца температуры материала и газа, и коэффициент внутреннего теплообмена А вычисляют по Формуле5й= л (т-т ),где Я - количество тепла, поступающего на образец в единицу времени;Ч - объем образца,Т,Тр, - соотвтственно средниепо объему температуры материала и газа2. Способ по п.1, отличающ и й с я тем, что среднюю по объему образца температуру материала вычисляют по Формуле К Р- ( -- -уо ) + рв а А:1 Ео 8догрев материала, К;у - удельное электросопротив- ,голение материала при этой температура, Ом м;а среднюю по объему образца температуру газа - по формулее Ь ) 1 средняя температура газа, К;давление газа на входе вобразец, Па;давление газа на выходеиз образца, Па;коэффициент гидравлического сопротивления пористого материала;газовая постоянная,Дж/кг.К;удельный расход газа,кг/м с,средняя температура образца, К;температурный коэффициентэлектросопротивления, 23Ом.м/К;падение напряжения.на длине образца, В,ток через образец, А;площадь сечения образца,м"; 30длина образца,м;уровень температуры, откоторого определяется поИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Дезидерьев С.Г. и др. Известия высших учебных заведений. Сер. Авиационная техника, 1975, У 3, 36-392. Галицейский Б.И., Ушаков А.Н. Исследование стационарных и нестационарных процессов теплообмена в пористых элементах, Сб. трудов МАИ, вып . 463, 1978, с, 48-52,(прототип) .920488 ставителя Н. Проскуринахред И, Гайду Корректор Ю. Иакарен Горват едак Тираж 883 Подписи ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, 3-35, Раувская наб., д