УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛООБМЕНА ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ КАНАЛАХ Советский патент 1995 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в экспериментальных установках, предназначенных для исследования тепловых процессов в каналах, моделирующих охлаждающие каналы вращающихся элементов конструкций энергетических машин (лопатки газовых турбин, роторы электродвигателей и др.).

На чертеже изображена схема устройства для определения характеристик теплообмена во вращающихся каналах.

Устройство содержит основание 1, в котором размещены подшипниковые опоры 2 и вал 3. На валу установлен ротор 4 с исследуемыми каналами 5. Для подвода газа к исследуемому каналу (рабочему участку) устройство имеет каналы 6 и 7 для подвода соответственно холодного и горячего газа. Для измерения массового расхода холодного газа устройство содержит мерный баллон 8, выполненный с возможностью регулирования его объема. На оси вала установлен распределительный клапан 9, а между мерным баллоном 8 и каналом 6 размещен отсечной клапан 10.

Определение характеристик теплообмена в исследуемом канале 5 производится следующим образом.

В мерный баллон 8 накачивается холодный газ. Вал 3 и ротор 4 с исследуемым каналом 5, а также каналами 6 и 7 и распределительный клапан 9 приводятся во вращение с заданной угловой скоростью. По каналу 7 через распределительный клапан 9 в канал 5 подается горячий газ, который нагревает его, при этом распределительный клапан 9 препятствует проникновению горячего газа в канал 6. При достижении необходимой температуры канала 5 подача горячего газа прекращается, открывается отсечной клапан 10 и холодный воздух из мерного баллона 8 по каналу 6 через распределительный клапан 9 поступает в рабочий участок. В процессе охлаждения канала 5 регистрируются необходимые параметры, например температура стенок канала и холодного газа.

Снабжение устройства для определения характеристик теплообмена во вращающихся каналах мерным баллоном для холодного газа и разделение магистралей холодного и горячего газов распределительным клапаном позволяют проводить эксперименты с одним исследуемым каналом, а также получать больший температурный напор между стенкой исследуемого участка и холодным газом за счет уменьшения длины подводящей магистрали, через которую идет попеременно то горячий, то холодный газ. Это повышает точность экспериментального определения характеристик теплообмена, т.к. при определении коэффициента теплоотдачи температурный напор стоит в знаменателе
α= q/Δt, где q - плотность теплового потока. Таким образом, имеет место новый положительный эффект.

Установка распределительного клапана на оси вращения ротора обеспечивает надежную работу клапана, т.к. на него не действуют центростремительные силы, что также повышает точность определения характеристик теплообмена, а следовательно, имеет место новый положительный эффект, не присущий известным техническим решениям. Выполнение мерного баллона с возможностью регулирования его объема позволяет расширить диапазоны исследуемых чисел подобия, поскольку при прочих равных условиях расход холодного газа прямо пропорционален объему мерного баллона
G = где V - объем мерного баллона;
R - газовая постоянная;
Р, Т - давление и температура газа в баллоне;
τ - время.

Кроме того, использование мерного баллона, выполненного с возможностью регулирования объема, позволяет повысить точность определения характеристик теплообмена за счет получения возможности измерения любого, в частности, малого нестационарного массового расхода газа.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность определения характеристик теплообмена во вращающихся каналах. В мерный баллон 8 устройства накачивается холодный газ по каналу 6 подачи холодного газа. Вал 3, ротор 4 с исследуемым каналом 5, каналы 6 и 7 подачи холодного и горячего газов и распределительный клапан 9 приводятся во вращение. Производится прогрев исследуемого канала 5 горячим воздухом, поступающим по каналу 7. По достижении необходимой температуры исследуемого канала 5 подача горячего газа прекращается и холодный воздух из мерного баллона 8 по каналу 6 через распределительный клапан 9 подается на охлаждение рабочего участка исследуемого канала 5. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛООБМЕНА ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ КАНАЛАХ, содержащее основание, вал с подшипниковыми опорами, расположенными на основании, ротор с исследуемыми каналами, снабженными термоприемниками, закрепленный на валу расходомер и узлы подвода холодного и горячего газов, соединенные с исследуемыми каналами и расходомером, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения характеристик теплообмена во вращающихся каналах, оно снабжено распределительным клапаном, а узлы подвода холодного и горячего газов выполнены в виде каналов, соединенных с исследуемыми каналами через распределительный клапан, причем оба канала для подвода холодного и горячего газов и распределительный клапан расположены вдоль оси симметрии вала.