Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи Советский патент 1993 года по МПК G01K17/20 

Изобретение относится к теплофизиче- ским измерениям, в частности к определению коэффициента конвективной теплоотдачи при аналоговом моделировании, и может быть использовано для оценки поверхностного распределения коэффициента теплоотдачи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения неравномерного поверхностного распределения коэффициента, конвективной теплоотдачи.

На фиг. 1 показана схема стенда для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - элемент модели с нанесенным на ее поверхность слоем основного и двумя слоями дополнительных сублимирующихся веществ.

Стенд для определения коэффициента конвективной теплоотдачи содержит устройство для прокачивания газа (на фиг. не показано) и кожух 1, в котором установлена

модель 2 рабочего элемента. Модель 2 представляет собой корпус 3 (фиг. 2), неподвижно закрепленный в кожухе 1, и нанесенные на поверхность корпуса 3 слой 4 основного сублимирующегося вещества-m и слои 5 и 6 дополнительных сублимирующихся веществ i-ro и (-1}-го соответственно, т.е. для случая 1 2.

Стенд содержит блок контрольно-измерительной аппаратуры (на фиг. 1 не показан).

Способ, реализуется следующим образом.

Изготавливается модель 2, геометрически подобная оригиналу, таким образом, чтобы поверхность, для которой определяется коэффициент теплоотдачи, была выполнена из сублимирующихся веществ. Общая толщина слоев определяется условием:

S -fS(M)+...+Sm «L, где L - характерный размер.

1Л

С

00

о

00

w го

Значение толщины слоя обусловлено условиями эксперимента. Обычно оно выбирается в пределах 1-3 мм.

Затем модель 2 устанавливается в кожух 1 и с помощью устройства для прокачи- вания газа производится ее обдув. При этом моделируются динамические характеристики газового потока, то есть обеспечивается требование

Re idem для условий оригинала и модели (R-крите- рий подобия Рейнольдса).

Вследствие сублимации толщина внешнего слоя 5 дополнительного сублимирующегося вещества уменьшается, причем в местах наиболее интенсивной массоотдачи для модели 2 (теплоотдачи -для оригинала) до ее нулевого значения. Здесь начинается сублимация следующего слоя 6 дополнительного сублимирующегося вещества.

Поскольку цвет примыкающих слоев 5 и б дополнительных сублимирующихся веществ различен, то граница из раздела является видимой и может фиксироваться через определенные интервалы времени. Граница раздела представляет собой изоклину коэффициента массоотдачи для модели 2 (или теплоотдачи для оригинала).

По значениям толщины слоя сублимировавшегося вещества, времени сублима ции, температуре газа и сублимирующихся веществ и их характеристикам значения коэффициента теплоотдачи и получают его поверхностное распределение.

Способ реализуют при 280-320 К. В таблице приведен вариант выбора сублимирующихся веществ для определения аномальных зон распределения коэффициента теплоотдачи (20-30 раз) для случая 1 2 при одинаковой толщине каждого слоя (цвет поверхности модели - черный). При i 1 в обычных условиях в качестве основного сублимирующегося вещества могут быть выбраны треххлористая сурьма или треххлористый галлий, а в качестве дополнительного сублимирующегося веш.ества - иод.

Таким образом, получение поверхнст- ного изображения изоклин коэффициентов теплоотдачи и возможность определения его числовых значений позволяют расширить функциональные возможности способа.

Формула изобретения 1. Способ определения коэффициента конвективной теплоотдачи, заключающийся в обдуве потоком газа модели с нанесенным

на ее поверхность слоем основного сублимирующегося вещества, цветоконтрастна- : го по отношению к материалу модели и равномерного по толщине, до появления границы раздела между сублимирующимся;

веществом и поверхностью модели, от л и- чающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения неравномерного поверхностного распределения коэффициента

конвективной теплоотдачи , перед обдувом на слой основного сублимирующегося вещества наносят равномерные по толщине слои дополнительных сублимирующихся веществ цвета, отличного от цвета сублимирующегося вещества прилегающих слоев, которые выбирают из условия

25

s R /Pl sO - V 1)R°

SmpmRm/P$;

где S , S(M) и Sm - толщина 1-го и (M)-ro дополнительных и основного сублимирующихся еещеетв; р, pv v ирт - плотности

1-го и(Ы)-го дополнительных и основного Сублимирующихся веществ;.

R , и Rm- газовая постоянная пара 1-го (1-1)-го дополнительных и основного суб-; лимирующихся веществ;

Ру, и Pm - давление насыщенного пара 1-го и (:1)-го дополнительных и основного сублимирующихся веществ;

I - количество слоев дополнительных сублимирующихся веществ а при обдуве

осуществляют фиксирование границ раздела между каждой парой всех смежных слоев из сублимирующегося вещества, по которым определяют распределение коэффициента конвективной теплоотдачи.

2: Способ поп. 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления модели, сублимирующиеся вещества допол- нительно,выбирают из условия

)..тт,

где Т1, и Тт - температура плавления сублимирующихся веществ, соответственно 1-го и (М)-го дополнительных и основного.

Фиг. Т

Сущность изобретения: на поверхность модели со слоем основного сублимирующегося вещества, контрастного по цвету материалу модели, последовательно наносят равномерные по толщине слои дополнительных сублимирующихся веществ цвета, отличного от цвета сублимирующегося вещества примыкающих слоев. Модель обдувают потоком газа до появления границ раздела между каждой парой всех смежных слоев из сублимирующихся вещества и слоя из основного сублимирующегося вещества и поверхностью модели. По границам раздела определяют поверхностное распределение коэффициента теплоотдачи. 2 ил. 1 табл.