Способ определения локальных коэффициентов теплоотдачи Советский патент 1981 года по МПК G01N25/18 

t

Изобретение относится к области тепловых испытаний, а именно к исследованию параметров теплообмена между теплоносителем и ограничивающикм его стенками.

Известен способ определения коэф Щ1ента теплоотдачи, основанный нд регистрации отклонения светового луча от первоначального направления, обусловленного оптической неоднородностью теплоносителя из-за его неизотep lичйocти l |.

Недостатком способа является при годность его лишь для качественмых или полуколичественных измереш1й.

Известен также способ определения коэффициента теплоотдачи, состоящий в регистрации температуриах изменений тела, разогреваемого в результате теплообмена с теплоносителем t2J.

Недостатком способа является измерение только осредненных в значительней температурном интервале значею1й коэффициента теплоотдачи.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения локальи 1х коэффициентов теплоотдачи от теплоносителя к стенке,: включаю1ций измерение температуры поверхности стенки и подво/у мого к ней локального теплового потока. Для нахождения искомого параметра требуется измерить также температуру теплоносителя за пределами теплового пограничного .

10

Недостатками способаявляется ограниченная точность и сложность организации измерений, связаншле с необходимостью регистрировать температуру теплоносителя. Эти измерения буют изготовления специальных терМбзондов. Введение их в поток теплоносителя неизбежно искажает тепловую и гидродинамическую сторошл процесса теплообмена, внося погрешности.

20

Цель изобретения - повьшение точгности и упрощение .измерений.

Указанная цель Достигается тем, что локальный тепловой поток измеряют. на двух участках стенки с равными те пературами и условиями теплоотдачи посредством применения тепломеров, различающихся тепловыми сопротивлени ми,, а искомый коэффициент находят из соотношения (ф/дг) - J Ri-(q-,/4i)R где q., q - плотности тепловых пото ков, измереншле тепломерами с тепловыми сопротивлениями .R и R соответ ственно. На фиг. 1 приведена тепловая схема определения коэффициента теплоотдачи, на фиг. 2 - схема соединения термических сопротивлений , на фиг.З номограмма. Для обоснования расчетной формулы способа необходимо рассмотреть тепло вую cxei-iy (фиг. 1), Поскольку термические сопротивления тепломеров разные (например, , то можно записать в виде равенства R- Ri &R), плотности q и q .j. теплового потока, их пронизывающего, будут также неравными. Для рассматриваемого случая, т.е. при R . причем эти величины могут быть записаны при помощи следующих соотношений q Л t -( ы) q ut-( где at - одинаковая для обоих соотно шений разность температур нижней поверхности тепломера tp и О№.1вающей среды t на некотором расстоянии от тепломеров (за пределами пограничного слоя), (фиг. 1 и фиг. 2). При совместном решении системы уравнения (2) относительно локального коэффициента теплоотдачи oL получается формула (1). Подбор величин термических сопро тивлений тепломеров производится для удобства с помощью номограммы .(фиг. построенной для уравнения (1),преобразованного к виду RZ/M-L 0/-R, ( Ял/ЧаДля получения максимальной точно ти определения локального коэффициента теплоотдачи наиболее целесообразно использовать тепломер, термическое сопротивление которого и мак симально возможное значение локальн го коэффициента теплоотдачи связаны ежду собой следующим неравенством. . жаЛ ) При выборе другого тепломера следует учитывать, что с увеличением разности и R погрешность определения лоального коэффициента теплоотдачи уменьшается. Определение локалышх коэф4«циентов теплоотдачи предлагаемым способом осуществлено при теплообмене межу стенкой канала и воздухом, нагнета емьм в него вентилятором. Разность температур в опытах колебалась в зависимости от тепловой нагрузки на теплорбменную поверхность от 2 до . Было использовано два тепломера с термическими сопротивлениями Ri 0,963-10 м К/Вт и R 9,382 . Рабочие коэффициенты обоих тепломеров были равны по величине между собой K;j К 51 , где К - чувствительность термопар. Тепломеры были установлены на иэотермической поверхности заподлицо со стенкой. В каждом из трех опытов было проведено по 10 измерений. После обработки опытных данных было получено среднее значение локального коэффициента теплоотдачи tiK60 Вт/м - К со следующими значениями относительной погрешности о в каждом опыте: при At 2,5 К (fjL 5,7%; &t 9,3 К 5,0%; д t 15,6 К 5,0%. Предлагае1« |й способ определе1ШЯ локальных коэф циентов теплоотдачи приводит к снижению относительной погрешности по сравнению с известньт способом иа 1-10% при одновременном сокращении времени проведения опытов на 4-5 ч. Увеличешсе точности определения коэффициента теплоотдачи достигается тем, что измерения производят в невозмущенном потоке среды, омывающей поверхность теплообмена, благодаря отсутствию в потоке среды термозокдов в связи с тем,что по предлагаемому способу операция измерения температуры среды введенным в нее термозочцом исключена, а также за счет того, что при вычислении величины локального коэффициента теплоотдачи по расчетной формуле (I) в числитель и знаменатель отношения q./q подставляются величины одного порядка, измеренные на одном вторичном приборе. Кроме того, данный способ приводи к уменьшению затрат на изготовление термозондов и на вторичную аппаратур с одновременным сокращением трудозатрат на измерения и обработку опыт ных данных. Формула изобретения Способ определения локальных коэф фициентов теплоотдачи от теплоносителя к стенке, включа«}щий измерение температуры поверхности стенки и подводамого к ней локального теплового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности Иупрощения измерений, локапьнь тепловой поток измеряют на двух учас ках стенки с равными температурами и 26 условиями теплоотдачи посредством применения тепломеров, различающийся тепловыми сопротивлениями, а искомый коэффициент находят из соотношения w (q-f/qz) - 1 (q-f/qz-R. рде q, и Чл- плотности тепловых потоков, измеренные тепломерами, с тепRA СООТловыми сопротивлениями ветственио. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Геращенко О.А., Федоров В.Г. Тепловые и температурные измерения. Киев, Иаукова думка, 1965, с. 189190. 2.Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М., ПГГТЛ, 1954, с. 183194. 3.Жуковский B.C. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1969, с. 81-82 (прототип).

V

«8

Фчг.1