ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ Советский патент 1973 года по МПК G01K3/06 

1

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для разработки необходимых режимов нагрева ленточных тел.

Известно физическое моделирование нестационарных тепловых процессов тел правильной геометрической формы, базирующееся на теории нодобия и заключающееся в том, что исследование температурного поля образца производят с помощью модели той же формы, т. е. шар моделируют шаром, цилиндр - цилиндром, плоскую стенку (ленту) - плитой и т. д.

Недостатками известного моделирования являются:

значительная трудность, а в некоторых случаях невозможность осуществления условий подобия внешнего и внутреннего теплообмена в их совокупности, в частности при внешнем теплообмене излучением, а также сложном изменении внешнего тенлообмена;

искажение температурного поля в теле модели в результате наличия отверстий для установки термопар по сечению тела.

Цель изобретения - обеспечение возможности исследования температурных полей в ленточных телах при любых граничных условиях и любом законе изменения внешнего теплообмена во времени.

Для этого нредлагаемая модель выполнена в виде стержня, боковая поверхность которо2

to с установленными на ней датчиками температуры, теплоизолирована.

Возможность физического моделирования

ленточных тел стержнем, выполненным как

указано выше, обусловлена идентичностью

уравнений тепловых процессов в ленточном

теле (стенке) и стержне.

Имея образец в форме плоской стрелки из материала с известпыми данными удельной теплоемкости, плотностн, коэффициента теплопроводности, наготавливают модель в виде стержня. Материал модели и ее размеры определяют по масштабным коэффициентам, чтобы удовлетворялся индикатор подобия

/И- т..

1,

/щ -rrii

где

тсу - - масштаб удельной теплоем у.1

кости;

соответственно удельные теСу и CVM плоемкости материалов образца и модели;

Р Рт

масштаб плотности;

Шо

соответственно плотности мар И РМ териалов образца и модели; масштаб длины; /Пу

т - - масштаб коэффициента теплопроводности;

/V и Ят - соответствеппо коэффициенты теплопроводности материалов образца и модели;

- масштаб времени;

м

/ и /т - соответствеппо время протекапия процесса нагрева в образце и модели.

Анализ масштабных коэффициентов показывает, что модель может быть выполнена как из материала, аналогичного образцу, так и из другого материала. Кроме того, модель может иметь различные (удобные для исследований) геометрические размеры.

Изготовленную модель теплоизолируют по ее боковой поверхности, а на торцах создают условия теплообмена, идентичные внешнему

теплообмену па образце. Температуры замеряются обычпыми термопарами, которые через слой теплоизоляции устанавливают на поверхности модели (без ее деформации по длине стержня).

Предмет изобретения

Физическая модель для нестационарных тепловых процессов ленточных тел, обогреваемых равномерно по боковой поверхности, содержаш,ая датчики температуры, например термонары, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования температурных полей при любом законе изменения внешнего теплообмена во времени и любых граничных условиях, модель выполнена в виде стержня, боковая поверхность которого с установленными на ней датчиками температуры, теплоизолирована.