Способ определения конвективного коэффициента теплоотдачи Советский патент 1982 года по МПК G01K17/16 

Изобретение относится к термометрии, в частности к измерению конвективных коэффициентов теплоотдачи объектов, нагреваемых как внутренними, так и наружными источниками тепла.

Известен способ измерения кон- . вективного коэффициента теплоотдачи, заключающийся в обдуве в измерительно канале потоком охлаждающего воздуха нагретого объекта 1.

Однако для реализации известного способа требуется сложная контрольно-измерительная аппаратура.

Наиболее близким к предлагаемсялу по технической сущности является способ определения конвективного, коэффициента теплоотдачи, заключающийся в обдуве в измерительном канале потоком охлаждакадего воздуха нагретого объекта, получении заданного значения температуры объекта при помощи регулирования уровня турбулентности потока воздуха и определении коэффициента теплоотдачи расчетным путем 12.

Для реализации этого способа также требуется сложная и дорогостояща я а пп а ра т ура .

Цель изобретения - упрощение способа за счет приборной реализации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу охлаждающий поток воздуха ионизируют, сообщают ему постоянную скорость, к внутренней поверхности стенок канала подводят регулируемое электрическое

10 напряжение, измеряют уровень турбулентно,сти и определяют искомую величину по формуле

«L--b

15

CU(О

где и - измеренное напряжение на

стенках канала;

X - коэффициент теплопроводнос20ти охлаждающего воздуха; t - характерный размер нагретого

объекта;

сип- коэффициенты, зависящие от формы и размеров нагретого

25 объекта в измерительном канале .

На фиг.1 показано устройство для реализации способа; на фиг.2 - графически связь между температурой

30 модуля, критериями Нуссельта и Рейнольдса; на фиг,3 - значения коэф ициентов С и Vi для изменяемых объ тов различной формы. Устройство для реализации спосо включает измеряемый нагретый объек I,стекла 2 и 3, металлический кожух 4, вентильные патрубки 5 и 6, полоски 7 из алюминиевой фольги, источник 8 постоянного тока, иониз тор 9, дроссельную заслонку 10, те мопары 1 1 , вольтметр 12, мерную ди афрагму 13 и микроманометр 14, Способ определения конвективного коэффициента теплоотдачи осуществляют следующим образом. Измеряемый объект 1 (модуль) помещают в измерительный канал, состоящий из двух параллельных окон ных стекол 2 и 3 размером 300.300 м закрепленных на расстоянии 50 мм друг от друга, и металличб ского кожуха 4, снабженного вентиляционными входным 5 и выходным 6 патрубками. На стекла о шагом 60 мм наклеено по четыре полоски 7 из алюминиевой фольги. Полоски электрически соединены с источником 8 постоянного тока. Охлаждающий воздух отбирается от воздушной магистрали с рабочим давлением 2-10 Па и проходит через ионизатор 9. Расход и скорость воздуха регулируют дроссельной заслонкой 10. Температуру модуля, стекол и воздуха контролируют термопарами II.Напряжение, подаваемое;-на полос ки, измерянЗт вольтметром 12. Расход воздуха измеряют диафрагмой 13 и присоединенным к ней микроманометром 14. Для определения коэффициентов с и п в формуле (1) проводят следующие операции. При отключенных источнике 8 питания и ионизаторе 9 для диапазона скоростей потока 0,25 2,5 м/с получают эмпирические зависимости Re f (t), где t - температура модуля (фиг.2, кривая а), и NU f (Re) (фиг-. 2, кривая б) . При включенных источнике 8 питания и ионизаторе .9 для скорости 0,5 м/с получают эмпирическую зависимость и f(t) (фиг.2, кривая в ) . На основании полученных данных последовательно строят зависимости V f(Re) (фиг.2, кривая г) и Nu f(U) (фиг.2, кривая д). Кривая д аппроксимируется в виде NU cU, где с 1,32,п 0,31. При температуре модуля , тем пературе охлаждающего воздуха 22 С и 0,026 турбулирующее м«град напряжение равно 800 В, а критерий Нуссельта Nu 1,32-800° 12, что соответствует скорости обдува 1,6 м В соответствии с .этим конвективный коэффициент теплоотдачи модуля равен , , а формула (1) приобретает вид -, Предлагаемый способ позволяет измерить конвективный коэффициент теплоотдачи нагретых объектов путем использования обычных вольтметров и без применения устройств для регулирования и контроля скорости по.тока, причем измеренные значения могут соответствовать большсяиу диапазону скоростей потока. Формула изобретения Способ определения конвективного коэффициента теплоотдачи, заключающийся в обдуве в измерительнсм канале потоком охлаждающего воздуха нагретого объекта, получении заданного значения температуры объекта при помощи регулирования уровня турбулентности потока воздуха и определении коэффициента теплоотдачи расчетным путем, отличающий с я тем, что, с целью его упрощения за счет приборной реализации, охлаждающий поток воздуха ионизируют, сообщают ему постоянную скорость, к внутренней поверхности стенок канала подводят регулируемое электрическое напряжение, измеряют уровень турбулентности и определяют искомую величину по формуле , где и - измеренное напряжение на стенках канала; JL - коэффициент теплопроводности охлаждающего воздуха; t - характерный размер нагретого объекта; СиИ- коэффициенты, зависящие от и размеров нагретого объекта в измерительном канале. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 210425, кл. G 01 К 17/16, 1966. 2.Нарежной Э.Г. и др. Расчет теплоотдачи и аэродинамического сопротивления пакета плоских модулей с односторонним расположением интегральных микросхем в корпусах типа Посол.-В сб.: Вопросы судостроения, сер. общетехническая, вып.21, 976 (прототип). ЦНИИ Румб

/4

i/«

/

J- 711

-10 -9

U.8

Ке Ш