Способ экспериментального определения коэффициента теплоотдачи Советский патент 1980 года по МПК G01K17/20 

(54) СПОСОБ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА .ТЕПЛООТДАЧИ

1

Изобретение относится к экспериме 1тальной теплофизике,а более конкретно-к способам эксперйментальногсз определения коэффициента теплоотдачи и может еытъ использовано для опреде- 5 ления среднего по длине эксперименТЕШьного .участка коэффициента теплоотдачи в условиях установившихся синусоидал }Ных по форме автоколебаний электрической мощности, подводимой к экс-10 перимеи яльному участку.(

Существует способ эйспериментального определения коэффициента теплоотдачи, основанный на измерении температуры охлаждающей жидкости, J5 температуры поверхности теплообмена экспериментального участка и теплового потока с последующим-определением коэффициента теплоотдачи по формуле

« д/{Тст - ж) га f 20

где оо - коэффициент теплоотдачи;

TCT - температура поверхности теплосьёма

Тэх- температура жидкости;

g - тепловой поток,25

Однако этому способу присущ существенный недостаток, заключающийся в том, что измерение температуры поверхности тепяосъема эксперименталь.ного участка сложной геометрии пред- 30

ставляет собой трудоёмкую и часто технически неразрёишмую задачу.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ экспериментального определения коэффициента теплоотдачи, путем прокачивания жидкости через обогреваемый экспериментальный участок в условиях установив-;шихся автоколебаний электрической мощности, подводимой к экспериментальному участку, и измерения температуры жидкости. Этот способ неопределенных коэффициентов, требует определения температуры стенки экспериментального участка 2 ,.

Недостатком данного способа является большая сложность в определении коэффициента теплоотдачи среднего по длине экспериментального участка и невозможности точного определения температуры стенки и теплового потока на стенке в начальные моменты времени.

Цель изобретения - упрощение определения среднего по длине экспериментального участка коэффициента теплоотдачи ,

Указанная цель достигается тем, ЧТО сигналом, пропорциональным температуре жидкости на выходе из эксперийй Й ;ШШЙ а ,..; .i.Jji.Xj.-,...,-...,..;мёйтального участка, возбуждают авто-, колебания электрической мощности, подводимой к экспериментальному участку, измеряют частоту автоколебаний и определя ют коэффйциейт теплоотдачи по формуле, е 4 ; cosH ()-:; ), где ,t;) CT crSlif T-PcTЧт U) - частота автоколебаний () -, / t - длина экспериментального участка (м) ; W - скорость движения жидкости ( t; - время прохода жидкости (c)j; S - площадь сечения экcпepимeнт aл ного участка (м ); S - площадь сечения жидкости (м ) рд- плотность жидкости (кг/м) ; jj - плотность материала стенки экспериментального участка (кг/м) ; . Ср- теплоемкость жидкости (дж/кг,град); С епдоеШость материала стенки экспериментального участка (дж/кг,град) ; ....,„„-.-,., - с;:м 3 1ённый периметр (м) ; - постоянная времени эксперймён ;Г- атНОго участка (с) ; ot - коэффициент теплоотдачи (вт/м, град) . , . . На чертеже представлена схема уст ройства, осуществляющего способ экспериментального определения коэффициента тейлоОтдачиТ Устройство содержит 1 темп pafypbfj уаилитель 2 С111 йэш1 йа чика температуры, блок 3 сравнения уси ленного сигнала с датчика температуры с сигналом с задатчика электричес кой мощности на экспериментальномаагв а участке, систему 4 управления и подде1ржа ййя электрической мощности на экспериментальном участке и экспериме11тальный участок 5.у .. Устройство представляет собой сис тему с обр1атной отрицательной связью по емпе1ратурё жйдкобти на выходе из экспёриментального участка, с nejseменным коэффициентом усиления обрат ной связи. ..:.... При определённом коэффициенте;уси ления сигнала с датчика температуры системе йозникают автрколебайия элек i-ffl - -i E i-iU; - -----I-yil - --.---V - 7 t:i MSi --iar- : Sft -4sa« ijTpH4§cKpu МОЩНОСТИ с частотои7обусла 1: ливаемой коэффициентом теплоотдачи н экспериментальном участке . Иэг границы устойчивости замкнутой 12Нс- 7 тёШ с обратной отрицательной связью подставив выражения для передаточных

781617 ункций элементов замкнутой системы можнополучить уравнение 1. Устройство для осуществления способа экспериментального определения RO коэффициента теплоотдачи работает следуюй|им образом. Через электрообогреваемый экспериментальный участок 5, подсоединенный к сист.еме 4 управления и поддержания электрической мощности на эксперимен-. тальном участке, прокачивают с требуемым расходом и температурой на входе дистиллат. Расход дистиллата и его температуру на входе поддерживают постоянными.Измеряют температуру дистиллата на выходе из экспериментального участка, электрический сигнал с термопарь 1 подают через усилитель 2 в блок 3 сравнения системы 4 управления и пЬ:цдержания электрической мсядности на экспериментальном участке. Увеличивают коэффициент усиления усилителя до возникновения автоколебаний электрической мощности на эксперимеВТальМОЙ участке. Измеряют частоту автоколебаний и , подставив в уравнение 1 экспериментajjbHO измеренные величины, решают это уравнение относительно коэффициента теплоотдачи, . Использование предложенного способа определения среднего по длине коэффициемта теплоотдачи обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возмржность непосредственно получить с|)ёднйй п6 длине экспериментального участка коэффициент теплоотдачи без дополнительных расчетов через локальные коэффициенты теплоотдачи; существёнйо упростить способ, так как не требуется измерения Температуры стенки экспериментального участка, что позволяет определить средний коэффициент теплоотдачи для участков практически любой геометрии . изобретения Способ экспериментального определения коэффициента теплоотдачи Путем прокачивания жидкости через обогреваемый экспериментальный участок в условиях устайОвившихся автоколебаний электрической мощности, подводимой к экспериментальному участку, и измерения температуры жидкости, о Т д И и И с я тем, что, с целью упрощения Определения среднего по по длине экспериментального участка коэффициейта теплоотдачи, сигналом, пропорциональным температуре жидкости на выходе из экспериментального участка, возбуждают автоколебания электрической мощнрсти, подводимой к эКСйёримёНТгОУЬйому участку, измеряют. ч:астОту автоколебаний и определяют коэффицие1чт теплоотдачи по формуле ()-; sirtv(i.-f55r); ГДй SrlUt i t- ТТ i . bc.-Pc;T-V u - частота автоколебаний () В - длина эксоеримеитального участки (м), W - скорость движения жидкости Ф - время прохода жидкости (с); Sf-f- площадь сечения эксперимент тальиого участка (м ); площадь сечения жидкости (м - плотность жидкости (кг/м°); п - плотность материала стенки экспериментального участка ()г Ср - тейлоемкость жидкости {дж/кг.град); С теплоемкость материала стенки экспериментального участка (дж/кг, град);. - смоченный периметр (м); т - постоянная времени эксперимён. тального участка (с); ci - коэффициент теплоотдачи (вт/м. град). Источники информации, нятые во внимание при экспертизе 1,Михеев М.А. Основы теплоотдачи, ГЭИ, 194f), с. 314. 2,Кошкин В.Х. и др. Нестационарный лообмен, М., Ма даностроение, 3, с, 58-G5 (прототип).

(