Способ определения плотности теплового потока от газовзвеси в каналах Советский патент 1989 года по МПК G01K17/08 

(21) (22)

1

4271121/31-iO 29.06.87 (46) 15.08.89. Бюл. № 30 (71) Казанский авиационный институт им, А.Н.Туполева (7П В.К.Щукин, А.И.Миронов, B.C.Колкунов, В.А.Филин и А.Л.Русланов (53) 536,6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 396568. кл. G 01 К 17/08, 1971.

Щукин З.К. Определение коэффициентов теплоотдачи в трубе по распределению температуры на контуре его 1ц:и-.дольнсго сечения. - Известия , Сер. Авиационная техника, Г.о,, № 3, с. 35-42. ( ,; СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ i ИЛОВОГО ПОТОКА ОТ ГАЗОВЗВЕСИ В i-ViLUIAX

( Vi3o6peTeHne относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового взаимодействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы. Целью изобретения является повьшение точности за счет исключения конвективной

2

составляющей теплового потока. Д;1я этого в способе определения локальной плотности теплового потока в каналах - по измеренному распределению темпе- ператур на поверхностях охлаждаемого мерного участка определяют расчетным путем распределение температуры восстановления несущего газа Т , Устанавливают равенство температуры Т этой внутренней поверхности и температуры восстановления несущей среды Т в заданном сечении путем изменения температуры охлаждающей жидкости Т в системе охлаждения мерного участка. После установления равенства Т 1 по измеренному распределению температур по всем поверхностям мерного участка определяют локальную плотность теплового потока q в заданном сечении, которая равна искомой составлянлцей плотности теплового потока в этом сечении q q. Изобретение позволяет опытным путем определить составляющую теплового потока от газовзвеси, обусловленную контактным теплообменом множества мелких частиц со стенкой. 3 ил.

с

(О

Сл

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования теплового взаимодействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения конвективной составляющей теплового потока. Для этого в способе определения локальной плотности теплового потока в каналах по измеренному распределению температур на поверхностях охлаждаемого мерного участка определяют расчетным путем распределение температуры восстановления несущего газа T_R. Устанавливают равенство температуры T_W этой внутренней поверхности и температуры восстановления несущей среды T_R в заданном сечении путем изменения температуры охлаждающей жидкости T_OXл в системе охлаждения мерного участка. После установления равенства T_R = T_W по измеренному распределению температур по всем поверхностям мерного участка определяют локальную плотность теплового потока Q_W в заданном сечении, которая равна искомой составляющей плотности теплового потока Q_конт в этом сечении Q_конт = Q_W. Изобретение позволяет опытным путем определить составляющую теплового потока от газовзвеси, обусловленную контактным теплообменом множества мелких частиц со стенкой. 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для экспериментального исследования теплового воздействия со стенкой газовзвеси, содержащей твердые частицы.

Цель изобретения - повышение точности определения плотности теплового потока за счет исключения конвективной составляющей теплового потока и учета составляющей теплового потока, обусловленной контактным теплообменом частиц со стенкой канала. На фиг. 1 представлена схема опытного участка, с помощью которого реализован способ определения; на фиг. 2 - распределение по внут- ренней поверхности стенки мерного

участка температур н плотностк мае-

сового инерционного потока к этой поверхности, на фиг. 3 - распределение температур по/внутренней поверхности мерного участка при температу ре охлаждающей жидкости TOJ, 334 К а также распределение по поверхности мерного участка температуры восстановления несущей газовой ере- ды Т.

Опытный участок представляет собой плоский криволинейный канал пос тояной кривизны с углом поворота 180 Проточная часть криволиней- кого канала 1 образована поверхностями выпуклой стенки 2, боковые крьшшк 3 и 4, вогнутой стенки 5. Радиус кривизны внутренней поверхности стенки 2 равен 0,06 м, внут- ренней поверхности вогнутой стенки 5 - Оз09 м. Ширина проточной части канала равна 0,06 м„

Вогнутая стенка 5 изготовлена из нержавеющей стали и имеет тол- щину 10 мм, В средней части стенки 5 заподлицо с ее внутренней 6 и наружной 7 поверхностями установлен мерный участок 8, изготовленный из того же материапа5 что и стенка 5. Ширина мерного участка 5 мм, его боковые поверхности теплоизолированы. На внутренней 9, наружной и торцовых поверхностях мерного участка заделано 33 термопары. Стенка 5 и мерный участок В снаружи отхлажда 10Т водой о Величина зазора между ним и стенкой 10 рубашки охлаждения равна 3 мма

Способ осуществляется следующим образом,

Газовзвесьэ воздух - твердые частицы окиси алюминия со среднемас coBbLM размером. 20 мкм, подводилась к опытному участку через стабилизи- рующий канал 11„ Температура торможения несущей газовой среды на входе мерного участка 350 К, давление Р, 0,284 Ша, средняя скорость Wjr, 75 M/CS среднерасход- пая кокдентрация частиц . -- , где Gg н GJ. - расходы час- гиц и газа,

fio известной геометрии канала и известным условиям на входе одре- деляется распределение температуры восстановления несущей среды Тц по внутренней поверхности мерного участка. При этом температура тер

Q

5 0

5 0 5

0

модинамическая Т |. число Маха М определяются по средней скорости Tj ,:-

/(2k/k-1 R; М Wj./i(kRTJ.

Ввиду того, что канал постоянного сечения и течение в нем дозвуковое (М Oj2j, температура восстановления Тц по поверхности мерного участка постоянна (фиг. 3) и практически равна температуре торможения несущей среды.

Из фиг. 2 видноJ что в отличие от .однофазного течения, когда температура внутренней поверхности Т, мерного участка 8 по длине, начиная с начального сечения ( Q 0°), уменьшается, при наличии частиц в потоке происходит значительньй ра зогрев этой поверхности с ярко выраженным максимумом в области максимального инерционного выпадения частиц q- , Это объясняется тем, что за счет трения частиц и их ударного упруго- пластического взаимодействия со стенкой происходит преобразование кинетической энергии частиц в тепло, часть которого передается стенке.

После прекращения инерционного выпадения частиц на поверхность мерного участка (С| 72°) ее температура остается на высоком уровне за счет трения о стенку частиц, инерционно выпавших на ее поверхность в предыдущих сечениях.

При температуре охлаждающей жидкости Т „„. 315 К максимальная темихл

пература внутренней поверхности мерного участка Т меньше температуры восстановления Тц несущей среды. Тм X - 8.,5 К.

Путем увеличения температуры охлаждающей жидкости до т jjjj 334 К достигается равенство температур Тц и Т в сечениях ср 33° и Ц 47 (фиГо 3), В этих сечениях конвективный теплообмен между несущей газовой средой и стенкой мерного участка отсутствует Чк(5„4 ц Т,у) 0 После установления равенства температур Т Т, в этих сечениях замерено распределение температур по всей поверхности мерного участка, рассчитано температурное поле в его теле, определен градиент температуры на поверхности теплообмена, а затем по.известному коэффициенту теплопроводности материала мерного участка определена плотность теплового потока q, равная искомой составляющей плотности теплового потока от газовэвйси q.,-.-. в этих сечениях,

Использован11ё предлагаемого способа определения плотности теплового потока обеспечивает определение составляющей теплового потока от газо- взвеси, обусловленной контактным теплообменом частиц со стенкой, что открывает широкие возможности для детального исследования сложного про- Ьесса теплообмена со стенкой част1Щ взвеси, инерционно вьтадающих на ее поверхность из потока газовзвеси.

Формула изобретения Способ определения плотности теплового потока от газовзвеси в каналах, включающий измерение распределения температур по поверхностям охлаждаемого мерного участка канала, определение температурного поля в его объеме с последующим расчетом плотности теплового потока по значениям коэффициента теплопроводности

материала стенки и градиента температуры в этой стенке, отличающийся тем. что, с целью повышения точности за счет исключения конвективной составляющей теплового потока и учета составляющей теплового потока, обусловленной контактным теплообменом частиц со стенкой« предQ варительно определяют распределение температуры восстановления несущего газа по внутреикей поверхности ;-iep- ного участка канала, после чего уста- навлива ют равенство температуры этой

5 повер хности и температуры восг-танов- ления несущего газа в заданном сечении путем изменения температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения мерного участка канала а затеи

0 определяют плотность теплового потока в сечении, где выполняется указанное равенство температур, и принимают ее равной искомой контактной соС тавляющей теплового потока от газо5 -взвеси, которую учить ва.ют при расчете плотности теплового потока.

А

cpus.i

/k///

3W,. 10

32B