Способ определения величины критического теплового потока Советский патент 1977 года по МПК G01K17/06 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ КРИТИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО ПОТОКА

1

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в экспериментальных установках, предназначенных для определения критического теплового потока.

Известный способ определения величины критического теилового потока 1 заключается в том, что полый трубчатый образец, температуру которого измеряют, обогревается электрическим током. Выделяемое тепло передается жидкости, омывающей внутреннюю или наружную поверхность образца. Электрическая мощность, выделяемая па образце, ступепчато повышается до тех пор, пока удельный тепловой поток не достигает критической величины. Момент наступления кризиса фиксируется по повышению температуры образца. Величина критического теплового потока определяется по величине электрической мощности, выделяемой на образце. Кризис сопровождается быстрым ростом температуры образца, которая во многпх случаях превышает допустимую. Для избежания разрушения образца в момент фиксации кризиса электрическая нагрузка уменьшается.

Иедостатками этого способа является возможность разрушения образца прм запаздывании уменьшения электрической нагрузки, а также сложность методики проведения измерения, связанная с необходимостью уменьшения электрической нагрузки в момент возникновения кризиса.

Ближайшим к изобретению по технической сущности является способ определения критического теплового потока 2, при котором полый трубчатый образец обогревается электрическим током и тепло передается жидкости с заданными на входе параметрами, омывающей наружную поверхность образца. Электрическая мощность ступенчато повышается до тех пор, пока температура образца, измеряемая с помощью термопар, не достигает величины, свидетельствующей о наступлении кризиса, но не превышающей допустимую. По

достижении этой темиературы электрическая нагрузка автоматически уменьшается, что достигается с помошью сигнала, поступающего в цепь управления источника электрической мощности через вторичный прибор комилекта

измерения температуры образца.

Недостатками указанного способа являются его сложность, связанная с необходимостью использования системы автоматического регулирования источника электрической мощности, а также возможность выхода ее из строя, что может привести к разрущению образца.

Для исключеиия возможности разрушения образца по предлагаемому способу пропускают газ вдоль поверхности образца, не омываемой жидкостью, и измеряют его параметры, а величину критического теплового потока определяют в момент возникновения кризиса теплообмена по разности теплового потока, подводимого при нагреве образца, и теплового потока, отводимого газом.

Предложенный способ поясняется фиг. 1 и 2. На фиг. 1 полый трубчатый образец 1 обогревается, например, электрическим током, подводимым через шины 2. Внутренняя поверхность образца омывается потоком жидкости. Вокруг образца расположен кожух 3, образуюш,ий полость, через которую пропускают газ.

На фиг. 2 поток жидкости омывает наружную поверхность образца 1, протекая через полость между кожухом 3 и образцом. Электрический ток подводится через шины 2. Газ подан через образец.

Эффект, достигаемый применением предлагаемого способа, иллюстрируется следуюшим примером.

В трубу длиной 0,2 м подается вода при давлении 30 кг/см s 230°C при . Труба обогревается электрическим током. Критический тепловой поток при этих условиях со,,-., ккал „

ставит При отсутствии возм-час

душного охлаждения после возникновения кризиса с сохранением выделяемой электрической мошности температура стенки трубы на некотором участке резко возрастает. Коэффициент теплоотдачи в закризисном режиме а 1000 ккал/(м2.ч-°С).

Температура стенки определена из выражения:

/ 4 + V 230+ 1000 1230°С.

Для тех же условий, но при создании потока воздуха так, как это показано на фиг. 1, при зазоре меледу кожухом и трубой 6 2 мм и расходе воздуха 0 0,06 кг/с коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха ав 700 ккал/ /(м2.ч.°С).

В момент, предшествуюш;ий кризису, температура стенки будет составлять /ю 250 С

и суммарный тепловой поток, отводимый жидкостью и газом, равен

ккал

2 9кр + «в (ш - 50) 1,14 10«М2.Ч

Тогда температуру стенки носле возникновения кризиса можно определить из выражения (среднюю температуру воздуха примем р 50°С): д, а (-230)+ «,(/,„-50),

1,14-10 1000( - 230) -f 700( - 50),

t 825°C.

Таким образом, применение предлагаемого способа в рассмотренном случае позволяет ограничить температуру вместо 1230°С, которая имела бы место при отсутствии воздушного охлаждения.

Формула изобретения

Способ определения величины критического теплового потока, заключаюшийся в нагреве и одновременном измерении температуры полого трубчатого образца, вдоль поверхности которого пропускают поток жидкости с заданными на входе параметрами, отличаюш,ийся тем, что, с целью исключения возможности разрушения образца, пропускают

газ вдоль поверхности образца, не омываемой жидкостью, и измеряют его параметры, а величину критического теплового потока определяют в момент возникновения кризиса теплообмена по разности теплового потока, подводимого при нагреве образца, и теплового потока, отводимого газом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1974, с. 338.

J

П

Жидкость

идпость

Та}

(риг 2