Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи Советский патент 1989 года по МПК G01K17/20 

Изобретение относится к теплофи- зическим измерениям, в частности к определению коэффициента теплоотдачи при аналоговом моделировании, и может быть использовано для оперативной оценки поверхностного распределения коэффициента теплоотдачи.

Целью изобретения является упрощение определения коэффициента теплоотдачи.

На фиг.1 представлена схема экспериментальной установки; на фиг.2 - модель для определения коэффициента теплоотдачи.

Экспериментальная установка содержит устройство 1 для генерирования струи газа, размещенное на станине 2, основание 3, на котором установлена модель 4. Основание 3 установлено на станине 2 с помощью стойки 5. Модель 4 состоит из цилиндрического корпуса 6 с буртиком 7. В корпусе 6 выполнено по меньшей мере по одному отверстию для заливки сублимирующегося вещества и для выхода воздуха и размещен слой 8 сублимирующегося вещества. Для закрепления модели 4 на основании 3 ее корпус 6 снабжен хвостовиком 9.

Способ реализуется следующим образом.

На твердую поверхность корпуса 6 наносят слой 8 сублимирующегося вещества. Для этого корпус 6 модели 4 устанавливают на твердую гладкую поверхность (например, стекло) буртиками 7 вниз. Сублимируюо1ерся прщест- во нагревают выше темперлтуры его

СП

о

Од О9 О N9

плавления и через отверстие в корпус 6 производят его заливку, в результате чего образуется слой 8. После заливки все отверстия целесообразно заполнить несублимир юшимся вещество например парафином. Корпус 6 (или по меньшей мере его внутренняя торцовая поверхность) вьтолняется белым. Сублимирующееся вещество выбирают цвето контрастным. В качестве сублимирующегося вещества для модели 4 может быть использован иод,

. Изготовленную модель 4 крепят на .основании 3 и обдувают в течение фик сированного времени струей газа, которая генерируется устройством 1 , Вследствие сублимации толщина слоя 8 уменьщается, при этом изменяются локальные значения оптической плотност слоя 8. В зависимости от значения оптической плотности слоя 8 изменяется и цветовая насьпденность, что фиксируется либо визуально, либо с помощью дешифратора цветового тона и на- сыщенности. Затем производят сравнение полученного поверхностного распределения насьпценности с соответствующей тарировочной шкалой, в результате чего определяют локальные значе ния коэффициента теплоотдачи,

Толщина слоя сублимирующегося вещества выбирается так, чтобы ее уменьшение до нуля не оказьшало существенного влияния на геометрию мо- дели. На практике начальная толщина слоя выбирается в пределах 0,2- 1,8 мм.

Время обдува определяется из условия

NU Sh(Pr/Sc) (l-Pg/P,), где NU - критерий Нуссельта;

Sh - критерий Шервуда;

Рг - критерий Прандтля;

Sc - критерий Шмидта;

Рд - парциальное давление насыщенного пара вещества при температуре эксперимента;

РЛ - давление газа в потоке;

п - показатель степени п критериальном уравнении, зависящий от режима течения, Время эксперимента:

t RAyZT(D/ar(l-Ps/P)/(,

где t - фиксированное время обдува; R - газовая постоянная для сублимирующегося вещества;

,.

0 5 0

с

0

0

5

- теплопроводность газа;

р - плотность Сублимирующегося

вещества;

Z - начальная то/пцина сублимирующегося вещества;

Т - температура поверхности сублимирующегося вещества и омывающего ее газа; D - коэффициент диффузии; а - коэффициент температуропроводности газа;

макс максимальное значение коэффициента теплоотдачи (величина Ьц,д| может быть определена визуально),

При увеличении времени обдува до значения большего, чем величина t, предельной для поверхностного распределения коэффициента теплоотдачи будет изоклина h j const,

Исключение операций определения скорости сублимации и плотности паров, а также непосредственная визуализация позволяют существенно упростить определение коэффициента теплоотдачи при аналоговом моделировании.

Формула изобретения

1,Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи между твердой поверхностью рабочего элемента и газообразным теплоносителем методом аналогового моделирования, заключающийся в изготовлении модели рабочего элемента путем нанесения на ее твердую поверхность слоя сублимирующегося вещества, последующем ее обдуве и фиксации параметров сублимации, отличающийся тем, что, с целью его упрощения, по меньшей мере часть поверхности модели вьтолняют белого цвета, слой сублимирующегося вещества наносят равномерным по толщине, при этом сублимирующееся вещество выбирают цвето- контрастным, а после обдува модели определяют коэффициент теплоотдачи путем сравнения полученного по верх- ностного распределения цветовой насыщенности с предварительно изготовленной тарировочной шкалой,

2,Способ по п, 1 , о т. л и ч а ю- щ и и с я тем, что в качестве сублимирующегося вев1ества используют иод.

сриг.1

Изобретение касается теплофизических измерений , в частности, определения коэффициента теплоотдачи при аналоговом моделировании, и может быть использовано для оперативной оценки поверхностного распределения коэффициента теплоотдачи. Цель изобретения - упрощение определения коэффициента теплоотдачи. Для этого твердую поверхность выполняют белой. На нее наносят слой сублимирующего вещества, равномерный по толщине. Сублимирующее вещество выбирают цвето-контрастным. При обдуве поверхности рабочего элемента потоком газа сравнивают поверхностное цветовое распределение слоя сублимирующего вещества с тарировочной шкалой. По результатам сравнения определяют локальные значения коэффициента теплоотдачи. 2 ил.

WZZ/.

wykXXwv e

(

фиг. 2