СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Советский патент 1973 года по МПК G01N25/16 

1

Изобретение относится к способам определения теплафизических характеристик твердых тел, напри.мер коэффициента теплопередачи проводящих материалов, представляющих собой полые цилиндр.ические трубки.

Известный калори.метрический способ определения коэффициента теплопередачи твердых тел путем измерения их теплофизических характеристик включает в себя измерение количества тепла и температуры в процессе изменения теплового потока, проходящего через образец. Калориметрические измерения сложны, а определение температуры в сложных условиях экспериментов по определению коэффициентов теплопередачи может быть Произведено с невысокой точностью.

С целью упрощения эксперимента и повышения его точности внутри трубки нропускают тенлопередающее вещество той же температуры, что и температура среды снаружи, и .измеряют скорость тепловой дефор-мацни трубки, а также предельное относительное изменение ее геометрических раз.меров. Затем трубку нагревают, .измеряют величину подводимой мощности, скорость теплового расши.рения и искомую величину коэффициента теплопередачи определяют по формуле:

f w4l

2

где tci - скорость тепловой деформации. а2 - скорость теплового расщирения, /5 - коэффициент теплового расширения,

/ - длина трубки, / - из.ме-ение длины трубки, Р - подводимая .мощность нагрева.

Последовательность операций, проводимых для определения коэффициента теплопередачи, следующая.

Берут широко применяемые в технических устройствах, например в теплообменниках, полые цилиндрические трубки. Внутри трубки пропускают теплопередающее вещество, например жидкость с постоянной температурой, отличающейся от температуры внешней термостатированной среды.

При достижении стационарных условий теплопередачи измеряют длину трубки, is через нее начинают пронускать теплопередающее вещество той же температуры, что н температура наружной среды. Дилатометрически измеряют при этом скорость теплового изменения геометр;1ческ х размеров, напри.мер диаметра, трубки.

После выравнивания температурного но.тя в трубке находят относите.льное нз.менение размеров. Затем исследуемый образец по.мещают в среду с малой теплопроводностью и нагревают трубку, подводя ток высокой

мощности. Величину электрической мощности подбирают-такой, чтобы в начальный период нагрева теплопотерями через поверхность образца можно было пренебречь.

В произвольный момент времени электронагрева трубки определяют скорость теплового расширения и величину выделяющейся в трубке электрической мощности. На основании полученных данных искомый коэффициент теплопередачи определяют по формуле:

L/W.M

где Wi - скорость теплавой деформации, jjy2 - скорость теплового расширения, - коэффициент теплового расширения,

/ - длина трубки, J/ - .изменение длины трубки, Р - подводимая .мощность нагрева. Предложенным способом определяли коэффициент теплопередачи путем пропускания воды при 0° С через трубку из стали У8А, находивщуюся в потоке воздуха при 20° С. Длина трубки 10 см, радиус 2 см, толщина стенок см. При опускании трубки в воду с тающим льдом скорость изменения ее размеров составила 0,75 мм/сек. Для измерений использовался рычажно-оптический дил атометр с погрешностью определения линейных размеров около 1 мкм. Относительное предельное уменьшение размеров оказалось равным

2,. Скорость увеличения размеров трубки при адиабатическом нагреве электрическим током мощностью 1650 вт составила 0,88 мм/сек. Коэффициент теплопередачи оказался равным 5,04 кал1см- сек град.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента тенло10 передачи полых цилиндрических трубок путем .измерения их теплоф.изических характеристик, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений и повышения их точности, внутри трубки пропускают теплопередаю15 щее вещество той же температуры, что и температура среды снаружи и измеряют скорость тепловой деформации трубки, а также предельное относительное изменение ее геометрических размеров, затем трубку нагревают, 20 измеряют величину подводи.мШ мощности, скорость теплового расш.ирения и искомую величину коэффициента теплопередачи определяют по формуле:

где Wi - скорость тепловой деформации, W2 - скорость теплового расщирепия, 30j3 - коэффициент теплового расщирения,

/ - длипа трубки, / - изменение длины трубки, Р - подводимая Мощность нагрева.