Способ измерения коэффициента теплоотдачи в объектах Советский патент 1983 года по МПК G01N25/20 

иэобре ение относится к теплотехническим измерениям, а точнее к измерению краффициента теплоотдачи, и .можетбыть использовано при теплотехнических испытаниях и наладке тепловых процессов в различных облас тях техники. , Известен способ экспериментального определения коэффициента теплоот дачи, при котором измеряют величину плотности теплового потока ПРИ нагре ве или охЛаисдении объекта и разность температур в направлении теплового потока поверхности объекта и окружаю щей ее среды, участвующей в теплообмене, по из-меренным параметрам судят о величине коэффициента теплоотдачи С13. . . : Недостатком способа, является слож ность реализации при определении местных коэффициентов теплоотдачи, заключающаяся .в трудности.определения, плотностиfтеплового потока применительно к данной точке по;верхности, что снижает точность. При нестационарных тепловых процессах эти затруднения увеличиваются и погрешность возрастает. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является .способ для измерения коэффициента теплоотдачи в объектах, включающий нагрев или охлаждение объекта, измерение в направлении.теплового -потока температуры поверхности объекта и температуры окружающей .средел, определение разности этих температур и определение по ее величине коэффициента тегшоотдачи Сз J. Недостатке этого способа является необходимость расчетных операций и усреднения значений плотности теплового потока, наличие значительных методических погрешностей измерений Реализация способа отличается слохшостью и удовлетворительные результаты при условии поддержания постоянства на исследуемом участке поверхности объекта величины плотнос ти теплового потока или величины тем дературы поверхности. При измерениях в условиях нестационарного теплового процесса способ усложняется, а по греядности возрастают. . Целью изобретения является повы.шение точности. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения коэффициента теплоотдачи в объектах, включающему нагрев или охлаждение объекта, измерение в направлении теплового потока температуры поверх ности объекта и температуры окружающей его среды, определение разности этих температур и определение по ее величине коэффициента теплоотдачи, в направлении теплового потока . измеряют температуру объекта в дополнительной контрольной точке объел та и, измерив расстояние от нее до точки, расположенной на поверхности объекта, определяют термическое сопротивление слоя материала, заключенного между этими точками, определяют разность температур в этих точках и по величине термического сопротивления слоя материала и отношению разности температур в дополнительной точке и точке на поверхности объекта к разности температур поверхности и окружающей ее среды определяют коэффициент теплоотдачи по формуле где R термическое сопротивление слоя материала объекта между дополнительной точкой и точкой, расположенной на поверхности объекта. ДТ - разность температур между этими точками объекта, 4Tj- - разность температур поверхности объекта и окружающей среды. . . Принципиальное отличие предлагаемого способа заключается в том, что вместо операции измерения теплового потока и определения его величины в контрольных точках используется измерение двух разностей температур и определение величины их отношения, что позволяет исключить расчетные операции и автоматизировать измерение коэффициента теплоотдачи. Сущность изобретения поясняется тем, что на rpaHHij;e раздела поверхности объекта и омывающей его окружакяд.ей среды в любой выбранной точке действует одно и то же мгновенное значение величины плотности теплового потока, который- со стороны материала объекта передается теплопроводностью и определяется как лТ плотность теплового потока, передаваемого т епЛопров одн остью, коэффициент теплопроводности материала объекта расстояние между контрольными точками, толщина слоя, разность температур в слое, а со стороны окружающей среды передается конвекцией Ч., где Я-с плотность теплового потоka, переносимого конвекцией.

of- - коэффициент теплоотдачи, ATj, - разиость температур поёерхности объекта и окружакадей среды.

На границе раздела существуют граничные условия третьего рода и е ( , тогйа

oL..iV и oi-- -i-iL

Д9 : ЛТс 5 ДТс Величина определения заранее известна до измерений и является постоянной, коэффициентом пропорционашьности измерений.

На чертеже показана принципиальна схема реализации способа при измерении коэффициента теплоотдачи, плоской стенки тодаданой б со стороны одной из поверхнЬстёЙ. / ;/

В плодкрсти .поперечного сечения стенки 2 в направле няй совпадакнцем с направлением тылового потока у . уотана:ёливают датч1(1ки температуры, например терМопады в еледукяцих контрольных точках: 3 на ji9BepX ности 1 объекта, в точке 4 на выбранном расстоянии от цоверхнсхстй, равно толщине S:. стенки объекта; .и в 5 для нзмере ния темлературы окружают щей «грады, движущейся параллельно поверхности объекта. Для: исключения влияния ЛУЧИСТОЙ сос тавлякяцей устанавливают экран 6. Холодные слои термопар .тёрмостатируют объеме 7. Концы термопар идмерения разнрстей температур в контрольных точках присоединяют к делителю 8 сигнала или прямо к любому известному втори ному прибору, выполняющему функцию делителя, например компенсатору или потенцисялетру, работающему в режиме компенсатора.

Величину коэффициента пропорциональности t/f вводят посредством задатчика 9, которьб при необходимости изменить Материал или его толщину S вносят корректировку в измерения.

Использование предлагаемого способа по сравнени : с известньм позволило исключить необходимость определения теплового потока и поддержания постоянства его величины или постояиства температуры поверхности объекта а также дгшо возможность исключить расчетные операции, автоматизировать измерения и получать результаты.с высокой скоростью, сниэив тр5«Доемкость, в особенности при определении коэффициентов теплоотдачи в нестациднарных тепловых процессах ..

- По результатам экспериментальных данных точность измерений в предлагаемс споробе повьаиается по сравнению с иэвестньм более чем на 3.0%. Иск оочение необходимости определения теплового потока позволило расашрить диапазон работы, так как способ может быть использован как для определения местпых, так и средних коэффициентов теплоотдачи, а также для измерения конвективной и лучистой составляющих теплоотдачи.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ В ОБЪЕКТАХ, включающий нагрев или охлаящение объекта, измерение в направлении теплового потока температу{х поверхности объекта и температуры окружающей среды, определение разности этих температур и определение по ее величине ко;9ф|фициента теплоотдачи, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в направлении теплового потока измеряют тем-: пературу объекта в дополнительной контрольной точке объ(екта и, измерив расстояние от нее до точки, расположенной на поверхности объекта, определяют термическое сопротивление слоя материала, заключенного между этими точкгши, определяют разность температур в этих точках и по величине термического сопротивления слоя материала и отношению разности температур в дополнительной точке и точке на поверхности объекта к разности температур поверхности и окружающей ее среды определяют коэффициент теплоотдачи oi по формуле Л Т М ci (Л .где R - термическое сопротивление слоя материгша объекта меядду дополс нительн.ой точкой и точкой, располо,женной,на поверхности объекта, разность температур между этими точками объекта, лТс - разность температур поверхности объекта и окружающей среды. ел о:)