ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТЕЛ, ОБОГРЕВАЕМЫХ РАВНОМЕРНО ПО БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G01K3/06 

1

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано дшя разработки необходимых режимов нагрева цилиндрических тел.

Известно физическое моделирование нестационарных тепловых процессов тел правильной геометрической формы, базирующееся на теории подобия 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 - плитой и т. д.

Известный способ характеризуется значительной трудностью, а в некоторых случаях невозможностью осуществления условий подобия внешнего и внутреннего теплообмена в их совокупности, в частности при внешнем тен.тообмене излучением, а также сложиом изменении внешнего тенлообмена; искажением температурного ноля в теле модели в результате на.тичня отверстий для установки термопар по сечению тела.

Цель нзобрете1П1я - обеспечение возможности нсследовання температурных полей в цнлиндрических телах при любых граничных условиях и любом законе изменения внешнего теплообмена во времени без нарушения целостности тела модели.

Это достигается тем, что модель для тепловых процессов цилиндрических тел, обогреваемых равномерно по боковой поверхности, вынолнена в виде клина, имеющего профиль сектора окружности, плоскости которого, сходящиеся под углом, с установленными на них датчиками температуры, теплоизолированы.

Возможность физического моделирования цилиндра клином, выполненным, как указано выше, обусловлена ндентичностью уравнений тепловых процессов в цилиндре и клине со сферическим основанием.

Моделнрование осуществляется следующим образо.м.

Имея образец в форме из материала с известцьпмн данными удельной теплоемкости, плотности, коэффициента теплопроводности, изготовляют модель в виде клина, имеющего профиль сектора окружпости. Материал модели и ее размеры определяют согласно масштабным коэффициентам, чтобы удовлетворялся нндикатор подобия

WCV-MV My

где Шсу. fvi И If -

соответственно масштаоы удельной теплоемкости, плотности, длины, коэффициента теплопроводности и времепи.

Анализ масштабных коэффициентов ноказывает. что модель может быгь выполнена как

из материала, аналогинного образцу, так и из любого другого материала; и может иметь различные (удобные для исследования) геометрические размеры.

I . готовленную модель теплоизолируют но ее боковой поверхности, а на сферическом ;ОСновании создают условия теплообмена, идентичные внешнему теплообмену на образце. Температуру замеряют обычными термопарами, которые через слой теплоизоляции устанавливают на поверхности модели (без ее деформации) по длине плоскостей, сходящихся под углом. Масштаб времени не зависит от величины угла клина.

Предмет изобретения

Физическая модель для нестационарных тепловых процессов цилиндрических тел, обогреваемых равномерно по боковой поверхности, содержащая датчики температуры, нанриме:р термопары, отличаюш,аяся TeiWj что, с целью обеспечения возможности исследования температурных полей при любом законе

изменения внешнего теплообмена во времени и любь1х гран.ичиых условиях, модель выполнена в виде клина, имеющего профиль сектора окружности, плоскости которого, сходящиеся под углом, с установленными на них датчиками температуры, теплоизолированы.