Устройство для моделирования тепловых полей в регулярной стадии теплообмена Советский патент 1977 года по МПК G06G3/00 

чальной температуре стенки Т 30°. Ук занная поверхность названа пассивной, с Гответствующие ей величины обозначены индексом п , коэффициент теплообмена 2 чал 0,04 см По внутренней поверхности, названной активной (соответствующий индекс а ) с момента i о труба нагревается, контак тируя со средой, температура которой Т 730°С, коэффициент теплообмена - оСд, г п град Определяется распределение температур в стенке трубы и величина тангенциальных термонапряжений на ее поверхности к моменту, когда пассивная поверхность прогревается до температуры Tq 100 С, например, толщина стенки fl 1 см, коэффициент теплопроводности А 0,04кал/смсекГрад. модуль Юнга Е 2,1 10 кг/см коэффициент термического расширения о 1(град, коэффициент Пуассона /U 0,3). в рассматриваемом случае относительная температура пассивной поверхности Т„-Т 100-30 р 730-30 Критерии БИО на активной и иассквной поверхностях соответственно; -,. Параметр, характеризующий кривизну стенки: , j JL а Постоянные магниты 4, на которых под вешена гибкая иерастяжимая нить 3, устанавливаются с обеих сторон от границ 5 исследуемой области, на пересечеш1е лини 6 и 7 координатной сетки, соответствующ заданным значениям В 0,5, Bin Длину провисающей нити 3 подбирают так, чтобы она проходила через заданную точку Q - 0,1. Форма провисающей нити 3 в границах 5 стенки ( определяет в рассма риваемый момент времени искомое распределение температур в относительных координатах О { ), При расчете термонапряжений использую известные зависимости Г„ Ч : -{0-в«)-, Oti - jU ,(); w Для определения относительной средней температуры 0 необходимо знать соотве ствующую координату i Д ®® определения на пластина 2 нанесена полученная расчетом шкара 8, определяющая значения Г7 в зависимости от кривизны стенки для момента окончания первой стадии тепло.обмена ( 2 к ) - стационарного темрературного состояния { ). Положение координаты п в процессе второй (регулярной) стадии теплообмена заключено внутри от носительно узкого интервала („, Для рассматриваемого случая по величине со О,5 принимается 2 0,46, С помощью провисающей нити 3 определяется 9(г) Е Ojis. Если ) 33,6.10- кг/см, то можно определить искомые термонапрян жения на обеих границах 6: fc, 33,6-10. (0,18-0,308) 4200 кг/см, t 33,6-10(0,18-0,10) 2690 кг/см. Устройство обеспечивает решение ряда прямых и обратных задач теплопроводности и термоупругости для случая, когда обе границы 5 одновременно и независимо участвуют в теплообмене. Для иных граничных условий теплообмена координатная сетка будет иметь другой вид. Построение ее может быть произведено на основании аналогичного подхода. Примене ше устройства особенно удобно, когда заданы условия теплообмена (например, Bi,.., B-ip,) и относительная температура в фиксируемой точке исследуемой области. Как показано в рассмотренном примере, в этом случае вел -яины В j коорд1шируют точки подвеса нити 3, а длина ее oпpeдe ш- ется из условия прохождения через три заданных точки. Форма провисающей нити 3 непосредственно определяет распределение температур по исследуемой обласгги. Если температура в какой-либо точке области заранее неизвестна, а задан лишь момент времени СР), то для использования устройства необходимо вначаие определить темперЕггуру на границе 5 в заданный момент, а затем решать задачу как указано аанее, коордит1руя пить 3 но трем известным точкам. И в этом случае решение существенно упрощается, так как определение токитерЕп-уры на i-раиице 5 - задача менее трудоемкая, чем построение всей температурной кривой. Фор м у л а и 3 о б р о гения Устройство д.Ш мод{.аи|х.)вани5 тепловых полой и регуля()ной стадии теилообме11а, содержащее подставки, на которых установлена пластина с изображемнем границ иссл&дуемой области и координатными сетками с линиями равных значений интенсивности теплообмена и расположенный на поверхнооти моделирующий элемент, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, в нем пластина выполнена из магнитного материала и установлена на подставках вертикально, а моделирующий элемент выполнен в виде гибкой нераст5пкимой нити с постояннь мк магнитами на концах, которые присоединены, к погверхности пластины по обе стороны исследуемой области в заданных точках, определяемых линиям координатных сегок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Карплюс У. ; Моделирующие учзтройства для рещения задач теории поля, М., Иностранная литература, 1962, 326.

2.Шнейдер. Инженерные проблемы теплопроводности. М., Иностранная литература, 1960, 376.

У о 0,2 (J4 0,6 TI / / i