Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М.

анан и зз кдк 536,24 Попов В. М. 11 58 Теплооомен а зоне контакта разъемных и неразьемных соединений. М., «Энеруин», 1971. 2!а с. с нл. Работ содерювт результатм теорс\вческого в эксоернментельнаго всследова яд епл обмена в зове хо»такта твердык тел. Рэссматрнваютсв сасднфнческме ассбсн!готуи тспл юбменв через зону «онтакта ярк контакт*»оюрх»осмаев с волнвспютью х макронсров. постам», яалнчни мвснмх пленок, влнтельшм аовдсаствнн нагрузка. па'гены~их я псследуюшнк првложеннр пагрузкн. Вы едснные расчетвые эавнсвмостн лдв ряда уквзвввык случаев теплового Контакта подверга тся летааьноз вкс срнме тааьвср орыюрке.

Гаэсвсс п ва»ве прв сотааленв рабо ы было уаелев выявлен ю фнэ чсскад сушнсстн тспаопередачн через зону ковтактв по всех спекпфнческнх случаях кснтактнрсва нв п нзлсженею ннюенераых методов Расчета в нскусстеевному вне н терм ч прот зле» я. Пр» одатсн практниескнс рекомевдапвн па лспоаьаоаанню Оолучеп ых результатов в рвэ. лнчных шраслвх пр мыаглсявссгн. Кавга Рассчнтена на инженеров н научных работннков, работвюшн в осла г» теплонередачн. $4-2 24-70 Виктор Михайлович Ловов Теплообмем в зоне контакта рвзъемнык н веразъемных сведмненяа Сх В в С ООРМУХН НПОГ.

фОРгют МХ!бены Ргл. печ. л. 11,24 тнрвш 4ООО эш. Гыдю ю и вегас» 12!У 1971 г. ТОНУУО Нумсгв тнпагрэфская № 1 Уч..вэд. л. 12,вг Ззк. 14№ Цснв 92 ко» нзватсшетео лаеРРгэФ646!Ош м 114, Раяпюшы Могкоаска» гвпографн» № Ю Глазко»» рафпрома Комитета во амате пр» Совем Мнннстров СССР. а1»юзоваа ваб.. 1О. Редактор Ю. М. Бибиков Текннчссккй редактор О. Л. Лрсснлкоза Корректор 3. Б. Шлабфср ПРЕДИСЛОВИЕ Развитие современной техники сопровождается интенсивным повышением тепловых нагрузок узлов и деталей конструкций. Значительные по величине тепловые потоки имеют место прн работе высокофорсировапных реактивных и газотурбинных двигателей, атомных реакторов, летательных аппаратов, паровых турбин и т.

и. На тепловой режим узлов и деталей значительное влияние оказывает так называемое термическое сопротивление контакта, обусловленное несовершенством механического соединения контактирующих поверхностей. Этому вопросу в настоящее время посвящено значительное количество работ. Однако, несмотря на обширный материал, ощущается недостаток в обобщении ряда вопросов теплообмена в контактной зоне. Так, в имеющейся литературе отсутствуют исчерпывающие данные о влиянии на термическое сопротивление контакта физико-механнческнх н геометрических характеристик реальных поверхностей.

Остается открытым вопрос о контактном теплообмсне для поверхностей с волнистостью и макронеровностями, при длительном тепловом контакте и наличии окисных пленок. Предлагаемая вниманию читателей книга имеет цель в известной мере восполнить этот пробел. В данной кинге приводится обзор последних экспернментально-теоретических работ по контактному теплообмену. Особое внимание уделяется вопросам физико-механических и геометрических свойств поверхностей н их контактирования в свете современных представлений. Этот раздел в значительной мере позволяет судить об особенностях теплообмена в контактной эане твердых тел. Приведенные в книге материалы по контактному теплообмену включают большое количество экспериментальных данных, подтверждающих для каждого частного случая предлагаемые расчетные зависимости.

Даются рекомендации по искусственному изменению термического 3 сопротивления контакта разъемных н неразъемных соединений и примеры из различных областей техники по регулированию величины тсрмического сопротивления. Все это может представить интерес для определенного круга научных н инженерно-тсхничсских работников. Автор приносит благодарность канд. тенх. наук, доц. М. С.

Лазареву за советы прн рассмотрении ряда вопросов. В книге учтены ценные замечания, сделанные канд. техн. наук 10. М. Бабиковым и доктором техн. наук Ю. П, Шлыковым. Автор УОДОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а„— тепловая ггроиолииость контакта, вг/(мг град); а„— тепловая проводимость фактического контакта, лг/(и' град), и, — тепловая прочопниосгь грезы в зонг контакта, вг,'(м» град); д» -.

]/а„ тормическос сопротивление контакта, м'.грао/вг; йги = 1/а — терки еское сопротивление фактгггеского контакта, м'.град/аг; /т» 1/໠— термическое сопротивление межконтактной орели, мт ° граб/вг! Р» — термическое сопротивленас окиспой пленки, м' град/вг; Т» — средняи температура в гоне коитак:а, " К; ц — удстьныи тепловая пгжок, яг/м', ЬТ дй» вЂ” температурный скачок в зоас контакта, 'С; Р— площадь но»срстлого сс.ения, м', Ь вЂ” толщина прослоики среды в зоне контакта, м; к» вЂ” козффиниент теглоиро»олности чгжконтактной грели, вт/(м град); ли — козффиаиеит тезлопроводиости иопгактирующсго магернала, ог/(м ° граб), — 2),)> т )г = , .

— при»еленнвя теплопроволногть контактирующие мате"»» + »ит риалов, вги/(м. град); йг — нормальная нагрузка, и; р = ЛГ/3» — удельная яормальиая нагрузка на повсригость ссприкоспопсщщ (ковтактиое Аявление), н/м'; 5» — номинальная !геоистричегкая) площаяь козтакта, м', Зе — фактическая тлощадь коптгкта,м', 3» — контурнан площаль кои:акта, м', — й//3 — конт>рнос давление, и/мт: Ч вЂ” относительная тлощаль контакта; ь — относительное сфтиже1гпе соприкасающихся винер»- настен пол лс/ггтвзсч нагрузки; й»» — срелняя высота выступов миироиеровзостей, м; "и»»» — макснмлльная высота выступов микронеровностей, м; //»в » — срелняя высота наступов вощг,м; Н „,, — ыаксиналыюя высота выступов волн, м; Н вЂ” шаг волны.

м; ге„, гН+тУэ — общая эквнвалентвая неп.шсносгность, м; Š— модуль Юггга, н/м', Гь — коэффициент Пуассона; Н — твердость по Брннеллю, нгмв; Ны — твердость вго Мейеру, ягм', о, — врененное сопротивление,раэрыау или пропел прочности, нумэ; ф — коэффициент стягивания линий теплового тока в пестах фактического кентанта; гп — коэффициент заполнении профиля иикровсроаиостей; К в коэффициент вано.омана профиля волн. ГЛАВА ПЕРВАЯ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНТАКТНОМ ТЕПЛООБМЕНЕ ,1.1, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КОНТАКТНОМ ТЕНЛООВМЕНЕ При прохождении теплового потока через соприкасающиеся поверхности двух тел температуры на границе равд~па нх в любой момент времени будут равны только в том случае, если оопрнкооновенне происходит во всех точках поверхности, т. е, если контакт является идеальным. В результате этого линии теплового потока при подходе к зоне контакта не претерпевают сколькопнбудь заметных отклонений от прямых.

Практически соприкосновение поверхностей двухтвердых тел при контактировании происходит в отдельных точках и характеризуется неравенством температур на границе раздела этих тел, а линии теплопого потока прн подходе к зоне контакта имеют отклонения от прямых. В инженерной практике могут быть выделены две разновидности теплового контакта деталей: неразъемпыс соединения и разьсмные соединения. Многие неразъемные соединения с совершенным механическим контактом практически могут быть отнесены к идеальным контактам. Разъемные же соединения всегда имеют дискретный характер механического соприкосновения поверхностей деталей, т.

е. непосредственный контакт происходит в отдельных точках 1пятнах) или группах точек номинальной поверхности. Это обусловлено наличием на соприкасающихся поверхностях, как бы ни были онн тщательно обработаны, неровностей в виде шероховатости, волнистостн или макронеровности. В результате теплоТэбмен в контактной зоне сопровождается равенством температур лишь в отдельных точках илн группах точек .касания номинальной поверхности. Поскольку теплопрот1одность контактирующих материалов обычно во много г раз выше теплопроводности иежконтактной среды, заполняющей пространство между выступами неровностей, основная часть теплового потока устремлистся к пятнам фактического контакта (рис. 1-1,а). Таким образок, в контактной зоне наблюдастся стягивание линий теплового потока к пятнам фактического контакта. Отсутствие сплошности механического контакта приводит к температурному перепаду между соприкасающимися поверхностями деталей: В современных тепловых машинах величина температурного скачка в контактнои зоне деталей составляет го Рнс.

1-П Контакт плоскостно. шероховатых по- верхностей. а — стегнаанне линий теплпасге потока к ннтнан фектнческепт ксегекга1 б — састаелнюшне теоннееско- га ссксптнелгння контакта. в большинстве случаев десятки градусов, доходя в конструкциях ядерных реакторов, газовых турбин и летательных аппаратов до нескольких сотен градусов. Наличие температурного перепада между контактирующими поверхностями характеризует величину контактного термичсского сопротивлении Як. Термическое сопротивление контакта являетсн следствием процесса стягивания линий теплового тока к пятнам непосредственного контакта и наличия ыалотеплопроводной межконтактной среды.