Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи Советский патент 1990 года по МПК G01K17/20 

кожухе 9, в котором соответственно размещена модель 10, часть торцовой поверхности которой выполнена из, субли№1руюп;егося вещества По Модель К) закреплена на штанге 12, которая с помощью винта 13 закреп- на стойке 14«

Способ осупдествляется следукщим образом

Изготавливают модель 10, геометрически подобную оригиналу, таким образом, -чтобы поверхность, для которой определяют коэффициент теплоотдачи, бьша выполнена из сублимирующегося вещества 11, в качестве которого может быть, например, использован 2,2-диметяп-1 пропанол, Модель 10 закрепляют на mTaiire 12, которую устанавливают в стойке 1А и закрепляют винтом 13о Расстояние от насад ки 5 до торцовой поверхности модели 10 может регулироваться путем осево- -ГО перемещения штанги 12в

Затем мод-йль 10 накрывают защитной крьшкой ( не показана) с целью предотвращения сублимации, открывают вентиль 6 и продувают модель 10 газом до выхода на установившийся режим, параметры которого фиксируются с помощью расходомера 7, датчиков температуры газа и субли№1ру1 щегося вещества, блока контрольно- измерительной аппаратуры (последние не по казаны) в

Затем снимают защитную крьшп у в течение фиксированного времени обдувают потоком модельного газав Время обдува зависит от характеристик сублимирующегося вещества, модельного газа, скоростных характеритик потока газа и другихо Обычно оно выбирается в пределах (1-25) х

X

Формула изобретени 1.-Способ о пределения коэффицие

Массовую скорость сублимации нахо- 45 та конвективной теплоотдачи между

дят по неличине массы сублимировавшегося во время обдува вещества, определенной либо двукратным взвешиванием, либо по изменению профиля поверхности вещества вследствие его сублимации, определяемом, например, с помощью профилометрао

Способ реализуют при температуре

290-300 К,,

Коэф({)ициент конвективной теплоотдачи при аналоговом моделировании вычисляют по выражению

h Sh(Pr/Sc)()./l,

поверхностью твердого тела и,газоо разным теплоносителем, заключающий в моделировании скоростных характе тик потока газа, омывающего геомет

50 чески подобную модель, по меньшей

мере часть поверхности которой вып нена из сублимирующегося органичес кого вещества, измерении температу газа и поверхности сублимирующегос

55 вещества, последующем определении давления паров сублимировавшегося вещества и измерении массовой с рости сублимации последнего, по ко торым определяют коэффициент конве

г-

597609

где h

10

ts

20

25

30

35

40

Рг Sc Sh Р

3

п 1

4

коэ(1х1)ициент конвективной теплоотдачи, Bт/(); критерий Прандтля; критерий Шмидта; критерий Шервуда; парциальное давление насы - щенного пара -вещества и давление газа в потоке, Па; показатель степени в критериальном уравнении, зависящий от режима течения; теплопроводность газа, Вт/(м-К);

характерный размер, м. При этом погрешность, обусловленная от1шонениями от аналогии, определяется вeличIiнoй (Pr/Sc) io

Выбирая при моделировании процесса теплоотдачи между твердым телом и газообразным теплоносителем модельный газ ( фиг,1 ) и сублимирующееся ве- щество, из условия Рг 0,7-1,1, Tee, из зависимости

V d. 51/(I/Mj+l/M5)( 1,3-2,1).

Р ,.

обеспечивают выполнение условия

Следовательно, погрешность, обусловленная отклонением от аналогии, в этом случае отсутствует

При определении коэффициента конвективной теплоотдачи путем аналогового моделирования предлагае- способом повьшается точность за счет обеспечения равенства критериев подобия при сублимации и Прандтля при теплоотдаче.

Формула изобретения 1.-Способ о пределения коэффициен- 45 та конвективной теплоотдачи между

поверхностью твердого тела и,газообразным теплоносителем, заключающийся в моделировании скоростных характеристик потока газа, омывающего геометри-

чески подобную модель, по меньшей

мере часть поверхности которой выполнена из сублимирующегося органического вещества, измерении температуры газа и поверхности сублимирующегося

вещества, последующем определении давления паров сублимировавшегося вещества и измерении массовой ско- рости сублимации последнего, по которым определяют коэффициент конвективной теплоотдачи,о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повышения точности определения коэффициента конвективной теплоотдачи, сублимирующее вещество и газ выбирают из условия зависимости

(l/M,+ 1/М-) (1,3-2,1)

э/г

/Р,

V - кинематическаш вязкость газа;() - константа взаимодействия

Леннард-Джонса; Я - интеграл столкновений для

сублимации;

Mg - молекулярная масса сублимируюи1егося вещества

соответственно;

Т - температура газа и сублимирующегося вещества; Р - давление газа,

2,Способ поп,1, отличающийся тем, что в качестве газа используют ксенон, а сублимирую щееся вещество при этом выбирают с

мол.м,55-100.

3,Способ поп,1, отличающийся тем, что в качестве газа используют бутан, а сублимирующееся вещество при этом выбирают с мол.м,

60-120,

4,Способ поп, l,oтличaкr щ и и с я тем, что в качестве газа используют изобутан, а сублимируюееся вещество при этом выбирают с

мол,м,60-130,

Изобретение может быть использовано при проведении теплофизических измерений и позволяет повысить точность за счет исключения погрешности, обусловленной отклонениями от аналогии. Определение коэффициента теплоотдачи производится путем аналогового моделирования. При этом изготавливают модель, геометрически подобную оригиналу, обдувают ее потоком модельного газа. Определяют давление паров сублимировавшегося вещества у поверхности и в потоке, измеряют массовую скорость сублимации последнего, по величинам которых вычисляют коэффициент теплоотдачи. При использовании в качестве модельного газа ксенона сублимирующее вещество выбирают с молекулярной массой 55-100, при использовании бутана-с молекулярной массой 60-120, а при использовании изобутана-с молекулярной массой 60-130. Сублимирующееся вещество и модельный газ выбирают из условия (νσ²Ω) /(1/M_G+1/M_S)^1/2=(1,3-2,1) T^3/2/P, где ν - кинематическая вязкость газа, Ст

σ - константа взаимодействия Леннард-Джонса, нм

Ω - интеграл столкновений для сублимации

M_G, M_S - молекулярная масса газа и сублимирующегося вещества соответственно

T - температура газа и сублимирующегося вещества, К

P -давление газа, Па. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1,0

фиг. 2.