Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при тепловых расчетах пневматических и пневмогидрав лических систем, работающих под давлением. При исследовании динамических тепловых процессов для расчетов тепловых потерь энергии используют различные формулы, содержащ определенные термические коэффициенты и, в частности, коэффициенты теплопередачи. Как правило, определение этих коэффициентов осуществляется по расчетным зависимостям, содержащим экспериментально полученные величины изменения температуры в граничных точках и количество тепла, проходящего через исследуемую поверхность. Известны способы определения коэффициентов теплопередачи отдельных элементов и рабочей среды системы, основанные на измерении температурь слоя при заданном количестве тепла и направлении теплового потока 1. Известен способ коаксиальных цилиндров основанный на переносе тепла через газ, заклю ченный между поверхностями двух коаксиальных цилиндров 2. Поверхность внзтреннего цилиндра нагревают до температуры TI , а поверхность внешнего цилиндра нагревают до температуры Т. Температуры Tj и Т поддерживают постояннь1ми ВО Времени. При использовании метода регулярного режима коаксиальных цилиндров, нагреватель внутреннего цилиндра включают на небольшой промежуток времени, соответственно его температуру повышают до TIO и он приобретает избыточную температуру ДТ,, Т,о - Т, по отношению к температуре Tj внешнего цилиндра, которая на протяжении опыта остается постоянной. После выключения нагревателя начинается процесс свободного охлаждения внутреннего цилиндра. Аналогичный характер расчета коэффициента теплопередачи проводят по другим с)ацествующим способам. Однако существующие способы обеспечивают определение, коэффициента теплопередачи отдельного элемента системы или рабочей смеси в определенных жестких условиях изоляции (по давлению и температуре) и количеству тепла, проходяшего через исслелуемут поверхность. Таким образом, для расчета коэффициента теплопередачи сложной системытребуется определить коэффициенты теплопередачи всех деталей и рабочих смесей, после чего произвести в следую1 цей зависимоста: т (обобщ.) «- +2б(-Х-| aj где ttj и «2 крзффиоденты теплопередачи от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному телу; 6j и Xj - толщина слоев (отенок) и коэффициенты теплопроводимости слоев и элементов. Следует отметить, что значительную погрешность в расчет обобщенного коэффициента теплопередачи внесут параметры слоев, которые учесть в расчетах не представляется возможным Это прежде всего, состояние сопрягаемых поверхностей многослойных элементов; наличие контактных пленок газа, жидкости и различнь1х окислов; разнородность материальных узлов деталей и элементов системы; разностенность; загрязнённость и другие параметры. Целью изобретения является увеличение точности и быстродействия определения обобщенного коэффициента теплопередаш. , Поставленная цель для замкнутых и герметичных, пневматических и пневмогидравлических систем, работающих под давлением, достигается путем создания с помощью поршневого устройства политропного сжа.тия (или расшире тя) рабочего газа с последующей регистрацией во времени и различных точках системы измерения параметров состояния газа (давления и температуры) при его постоянном объеме. Ско рость сжатия или расщирения газа выбирают такой, чтобы исключить изотермический процесс.. Предельная величина давления должна быть ограничена допустимой по погрещности и герметичности для данной системы. Основой расчетных зависимостей, по которым определяют обобщенный коэффициент теплопередачи, служит следующее положение. При политропном
изменении состояния газа в системе аккумулируют энергию, эквивалентную некоторому количеству тепла, характеризуемого определенным соотношением параметров состояния газа, в часгаости температурой (с одной стороны основной термодинамической функцией, определяющей состояние газа, а с другой, при наличии разности температур, двух тел), служащей причиной теплообмена между телами. Поскольку система не изолирована от окружающей среды, то в определенный момент времени наблюдают перераспределение теплового баланса между телами (средами), имеющими различную темперы и давления в системе по выражениям определяют обобщенный коэффициент теплопередачи (для установивщегося температзфного состояния всех элементов системы).
Пример. Определим обобщеиньш коэффициент теплопередачи системы, состоящей из коэффициента теплопередачи металлического цил1падра, частично заполненного жвдКостью
и газом, с порщневым устройством. Таз и жидкость находятся над порпшем в замкнутом герметическом объеме.
В газовой полости устанавливают датчики давления и температуры, а также на поверхносратуру. При условий постоянства объема газа процесс изменения параметров состояния системы будет описываться изохорой. Тепловой поток, подводимый или отводимый за определенный промежуток времени можно выразить общепринятой зависимостью. Следовательно, изменения параметров состояния газа при изохорном процессе в результате тепло- обмена будет иметъ вид: CydT КтР(То - Т) at Ще Kj - коэффициент теплопередачи; площадь теплообмена; Т и Т температура окружающей о среды и газа. Разделяя переменные в уравнении, получают выражение, определяющее изменение параметров состояния системы в зависимости от длительности теплообменного процесса. Таким образом, расчетные зависимости буpyi иметь вид: . Tj - TO Kj, tn Т„ - Tn/ , Kj, tn P - PoE /FAto где РО, TO « РК TK (юответственнр начальные иконечные давления и температуры после динамического сжатия газа; текущие значения параметров системы при изохорном проliecce . G - масса газа для данного Постоянного объема; F - поверхность теплообмена; - степень сжатия; At - время, в течение которого состояние параметров газа изменилось от Р.,, Т, до Устанавливая р системе датчики температуР давления по осодллографической записи изохорного изменения во времени температути цилиндра (положим температура всех эле ментов Тз). Используя поршневое устройство сжимают газ в системе (динамически) до объема Vj. При этом температура газа и давления повысятся до Г и Pj, т.е. газ приобретает избыточную температуру Т - TO- В шстемах, где отсутствует порошевое устройство, предусматривают возможность подсоединения поршневого устройства подобранного или изготовленного специально. Проводят запись изохорного изменения температуры и давления во времени от положе ния, определяемого параметрами Т и Р„. iCtv Выбирают на графике промежуток времени (достаточно малой величины от 0,01 с до 0,5 в зависимости от характера процесса) определяют для данного промежутка измерения температуры и давления (Т, Р) газа и поверхности окружающих элементов, жидкости и среды, Зная (расчитав) F G, определяют по таблицам С - для данных условий состояния среды, имея измерения непосредственно в системе TO, Tj, Т, РО, Р PJ At по зависимостям определяем Kj,. Использование предлагаемого способа определения обобщенного коэффициента теплопередачи системы по сравнению с существующими способами обеспечивает следующие преимущест ва. Представляется возможность получения величины обобщенного коэффициента теплопередачи системы как в целом, так и остальных ее элементов (в зависимости от расстановки датчиков давления и температуры в системе) на пггатном Образце. Ускоряется процесс рассчета величины коэффициента теплопередачи системы. Повыщается точность определения обобщенного коэффициента теплопередачи системы за счет проведения исследований на штатных образцах изделий. Формула изобретения Способ определения обобщенного коэффициента теплопередачи различных сред, заклюающийся в том, что в среде устанавливают датчики, определяющие состояние среды, определяют изменение количества тепла, переданное в единицу времени, и по известным зависимостям определяют коэффициент теплопередаш, отличающийся тем, что , с целью увеличения точности и быстродействия определения, в заданный промежзток. времени изменяют давление и температуру среды со скоростью, исключающей изотермический процесс, затем проводят ;изохорное изменение параметров среды и регистрируют давление и температуру во времени, по которым определяют искомый коэффициент. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ыашков А. Г. и др. Теплопроводность газовых смесей. М., Энергия, 1970, с. 174. 2.Михайлов М. А. Основы теплопередачи. М., Энергия, , с. 32 (прототип).
