Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи Советский патент 1991 года по МПК G01K17/20 

Изобретение касается теплофизических измерений, может быть использовано при аналоговом моделировании процесса конвективной теплоотдачи и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Мг 1597609.

Цель изобретения - повышение эффективности путем обеспечения возможности определения критериальной зависимости для конвективной теплоотдачи при различных значениях критерия Прандтля.

На чертеже приведена принципиальная схема стенда для определения критериальной зависимости.

Стенд содержит кожух 1 со съемной крышкой 2 и устройство для прокачивания газа, состоящее из компрессора 3, кинематически связанного с ним электродвигателя и блока управления (на чертеже не показаны). Внутри кожуха 1 размещены модели 4 и установлен фильтр 5, выполняющий также функции стабилизатора потока. Кожух 1 размещен в камере 6 с возможностью открытого доступа к крышке 2. К камере 6 своим

входным патрубком подключен вакуумный компрессор 7, связанный с электродвигателем и блоком управления. К камере 6 через управляемый газовый редуктор 8 с вентилем 9 может быть подключена емкость 10, заполненная модельным газом.

Датчик 11 давления и датчик 12 температуры газа установлены в кожухе 1 и вместе с датчиком 13 температуры слоя сублимирующегося вещества, которым покрыта модель 4, подсоединены к блоку 14 контрольно-измерительной аппаратуры. В кожухе 1 установлен расходомер (на чертеже не показан). Газовый редуктор 8 через исполнительный механизм 15 связан с блоком 16 управления.

Предлагаемый способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи осуществляют следующим образом

В кожух 1 устанавливают модели 4, геометрически подобные оригиналу. В качестве сублимирующегося вещества может быть использован нафталин. При использовании модельных газов, отличных от воздуха касо

с

о ю о

Ю

ю

ND

меру 6 заполняют из емкости 10 модельным газом. Если в качестве модельного газа используется воздух, эту операцию не выполняют. В этом случае давление газа в камере 6 поддерживается газовым редуктором 8.

Включают компрессор 3 и вакуумный компрессор 7. Регулируя мощность послед- не го, обеспечивают необходимое давление в камере 6 и соответственно в кожухе 1. Режим течения газа внутри кожуха 1 при моделировании скоростных характеристик потока обеспечивают формой кожуха 1, а также управлением компрессора 3.

Во время продувки, на каждом временном интервале, в течение которого давление газа поддерживается постоянным, с помощью датчиков 11-13 регистрируют температуру газа, температуру слоя сублимирующегося вещества и давление в кожухе 1. Массовую скорость сублимации находят по величине массы сублимировавшегося во время продувки вещества, определяемой либо двухкратным взвешиванием, либо по изменению профиля поверхности вещества. Длительности временных интервалов выбирают равными между собой.

Способ реализуется при температуре 290-300 К. Давление газа определяется из соотношения

р 1,(1/Mg + 1/MS) / VCT2 Qpr,

где р - давление модельного газа, Па; рг - критерий Прандтля; Т - температура модельного газа и сублимирующегося вещества, К;

Mg, Ms - молекулярная масса модельного газа и сублимирующегося вещества соответственно;

V- кинематическая вязкость модельного газа,стоке;

а- константа взаимодействия Леннар- да-Джонса, нм;

Я- интеграл столкновений для сублимации.

Монотонно-ступенчатое изменение давления модельного газа в процессе моделирования скоростных характеристик пото- ка позволяет определить критериальную зависимость (или коэффициент теплоотдачи) как

15

Nu f(Re, Pr),

где Nu, Re - критерии Нуссельта и Рейноль- дса соответственно, что повышает информативность способа, делая его эффективным не только для системы твердое тело газ, но и для системы твердое тело - капельная жидкость.

Формула изобретения Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи по авт. св. №

1597609, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности путем обеспечения возможности определения критериальной зависимости для конвективной теплоотдачи при различных значениях

критерия Прандтеля, в процессе моделирования скоростных характеристик потока газа его давление изменяют монотонно-ступенчато, поддерживая каждое значение давления постоянным в течение заданного

временного интервала, а измерение параметров сублимации выполняют на каждом временном интервале, при этом длительности временных интервалов выбирают равными между собой.

Изобретение касается теплофизических измерений и позволяет повысить эффективность способа определения коэффициента конвективной теплоотдачи при аналоговом моделировании. В процессе эксперимента проводят монотонно-ступенчатое изменение давления модельного газа, поддерживая каждое значение давления постоянным в течение заданного временного интервала. На всех временных интервалах, длительности которых выбирают равными между собой, измеряют параметры сублимации модели, по которым определяют критериальную зависимость для конвективной теплоотдачи. 1 ил.