Способ определения мгновенных локальных коэффициентов теплоотдачи теплопроводности Советский патент 1985 года по МПК G01N25/20 

Изобретение относится к теплотех ническим измерениям, а именно для определения мгновенных локальных ко эффициентов теплоотдачи и теплопроводности в регенераторах тепловых машин, например, цикла Стирлинга. Целью изобретения является повышение точности определения мгновенных локальных значений коэффициентов теплоотдачи и теплопроводности в регенеративном газонагревателе. При продувке матрицы регенератор имеющей постоянную температуру, пот ком рабочего тела, имеющим более высокую постоянную температуру, в регенераторе возникает нестационарньй процесс теплообмена, который состоит в том, что матрица прогрева ется До температуры, равной темпера туре рабочего тела. Изменение темпе ратуры матрицы во времени и по продольной координате носит характер распространения температурной волны от начального сечения регенератора к конечному. Указанные процессы при определенных допущениях описываются систе мой дифференциальных уравнений, напримерртСр - г-Ср- +об5(9-т); А9 , S 1ье)() где Ср и Сдд теплоемкости газа и матрицы соответственно плотности газа и матf, и р д, рицы соответственноj Т и t) - температуры рабочего тела и насадки соответ ственно коэффициент теплоотдачи между рабочим телом и насадкой и наоборот удельная поверхность теплообмена матрицы, приходящаяся на единицу объема регенератора пористость матрицы; координата; время; массовый расход рабоче го тела через единицу площади поперечного сечения регенератора; j,- коэффициент эффективной продольной теплопроводности матрицы регенератора. Определение значений коэффициентов теплоотдачи и теплопроводности производится по измеренным значениям температур рабочего тела и матрицы. Вследствие этого, в насадке регенератора на некотором удалении от его концов для исключения влияния концевых эффектов устанавливается не менее трех пар температурных датчиков, равностоящих один от другого. Каждая пара представляет собой датчик для измерения температуры матрицы и датчик для измерения температуры рабочего тела. Регистрация указанных температур производится многократно в течение периода дутья с достаточно малым шагом по времени. По результатам измерений вычисляется разность температур матрицы в любых двух точках, которая записывается измерительной системой. В момент прохождения температурной волной зоны фиксации датчиков разность температур вначале увеличивается, а затем начинает уменьшаться. Момент, когда замеренное значение разности температур станет меньше предыдущего на некоторую величину, приблизительно соответствует точке перегиба, в которой приращение скорости изменения температур приблизительно равно нулю, а, следовательно, скорость изменения примерно постоянна. Это обуславливает повышение точности метода. В этот момент замеры прекращаются. Вычисления производных ведутся по последним записанным значениям, которые характеризуют искомые температуры непосредственно на фронте температурной волны. С целью повьш1ения точности вычисления частных производных можно использовать схемы их численного расчета, основанные более чем на трех точках и учитывающие взаимовлияние частных производных по времени и продольной координате. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности экспериментального определения мгновенных локальных значений коэффициентов теплоотдачи, упрощении расчетной методики и устранении необходимости

31187048. 4

предварительной оценки коэффициента ти как решения cиcтe fы линейных урайэффективной теплопроводности.нений с использованием методов чисПредлагаемый способ позволяет ленного дифференцирования, что дает определить искомые величины коэффи- возможность повысить точность провециентов теплоотдачи и теплопроводное- 5 дения эксперимента.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЛОКАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ в регенеративном газонагревателе, работающем в режиме нагрева стационарного потока газа, заключающийся в разогреве матрицы с последующим пропусканием через нее газа, нагреваемого за счет тепла, аккумулированного в матрице в период разогрева, и определении температурного распределения в нагреваемом газе, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения, одновременQ S но измеряют температуру нагреваемого газа и матрицы регенератора не менее (Л чем в трех точках, фиксируют максис мальную скорость изменения температуры матрицы и по измеренным значениям судят о искомых величинах.