Глава XII. Контактный теплообмен (1013641), страница 3
Текст из файла (страница 3)
23) зхз где б„— диаметральный зазор при Т = 273 К; а„аг — температурийе коэффициенты линейного расширения материалов трубок 1 и 2. Тогда аналитическая зависимость давления в месте контакта от разности температур контактирующих поверхностей имеет вид б»Фосс — (а, — сгг) Т, — агар« Ы— г г (г(гггдоо с) ) ) ) ( ) + (с(оос)с(г) (! 2.24) Как видно из выражения (12.24), зависимость р„от АТ„ линейная, если не учитывать изменений Е, )г, гх и Х с температурой.
Если известна аналитическая зависимость контактного термического сопротивления !«„от давления рго например уравнение (122! ), то, имея в виду, что ЛТ„= )ггпу, расчет сводится к решению уравнений (12.2!) и (12.24), из которых найдутся численные значения г»Т„и р„на установившемся режиме. Однако в виду сложности и недостаточной точности эмпирических зависимостей )гг„от параметров удобнее применять графоаналитический метод расчета, используя для построения тепло- контактных характеристик непосредственно опытные данные по контактным термическим сопротивлениям )с„, полученные на плоских моделях.
Это допустимо, так как в любых мыслимых конструктивных ситуациях толщина зоны «трубок» контактов мала в сравнении с радиусом кривизны. Г!роводя расчеты для различных условий, можно выбрать наивыгоднейшие конструктивные параметры (размеры трубок, посадку, материалы), а также параметры теплового режима (удельный тепловой поток, рабочие температуры трубок). При этом из анализа теплоконтактпой характеристики можно заключить, что выбором посадки б„можно уменьшить падение температуры в контакте ЬТ», но лишь ценой повышения давления Р„а это в случае тонкостенных трубок недопустимо, так как может привести их к пластической деформации в радиальном направлении. Очевидно в цилиндрических системах более целесообразно снижение термического сопротивления одним из способов, рассматриваемых ниже и не требующих повышения р„.
В этом случае не только уменьшается падение температуры ЬТ«, но и одновременно снижается давление в контакте р„, что благоприятно отражается на надежности конструкции при длительной работе. ИЬ4. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Для решения некоторых технических задач необходимо регулировать термическое сопротивление контактирующих поверх- ностей, причем в одном случае возникает необходимость интенси- 329 Рнс.
12.9. Зазванность контактного термноеского сонрогнвленнн от нагрузки в вакууме прн Тк = 623 К хлн контактной нары Х1ВН9Т (В кл. шероховатосгн) н Мо (В кл. шероховатости); à — без копры а; т — с прокквакоа из серебро; 3 — с прикрызием паверхкости стали серел. рои б = 3 мкм фицировать теплообмен через зону В контакта, т.
е. уменьшить его терми- ческое сопротивление, а в другом, гу наоборот, создать на пути тепло- вого потока повышенное термиче- 4 ское сопротивление. Сугцесгвуют различные способы 2 регулирования контактного термиче- ского сопротивления Ян. Увеличение 7 У у 1Ьдуп УДЕЛЬНОГО ДаВЛЕНИЯ Рк На КОНтаКтн- рун>щие поверхности сильно снихсает термическое сопротивление, особенно в области малых нагрузок. Однако возможности этого способа ограничены, так как во многих конструкциях не всегда бывает возможным или выгодным изменять нагрузку на контакгирукяцие поверхгюсти. Улу'гшение чистоты обработки контактнруккцих поверхностей до 7 — 8 классов шероховатости особенно эффективно с точки зрения уменьшения контактного термического сопротивления. Однако дальнейшее повышение класса шероховатости технически сложно и дает небольшой эффект.
Наиболее эффективным способом уменьшения контактного термического сопротивления является введение прокладгок и покрытий из мягких и теплопроводных материалов в зону контакта. Эксперименты показывают, что применение очень тонких (порядка высоты мнкронеровностей) металлических покрытий, наносимых на одну или обе контактирующие поверхности различными способами (гальванический, плазмешгое напыление н др.), существенно снижает величину контактного термического сопротивления.
В качестве материалов покрыгий могут быть применены теплопроводные металлы и их сплавы (серебро, медь, никель, олово и др.). Установлено, что максимальное снижение величины контактного термического сопротивления наблюдается, когда толщина покрытия равна высоте мнкровыступов второй непокрытой поверхности (гт,р = б,„,р). Такая толщина покрытия является оптимальНОй С ТОЧКИ ЗРЕНйГГ СНИЖЕНИЯ ВЕЛНЧИНЫ (би ДЛЯ ДаННОй МНКРОГЕО- метрии контактирующих поверхностей. Применение покрытий оптималыюй толщины из серебра и меди позволяет снизить величину )гн до 10 раз в вакууме, а в среде вьюокотеплопроводного газа (гелий, аргон) — на 20 — 50яг.
330 В тех случаях, когда нанесение покрытий затруднено, примерно тот же эффект может быть получен путем постановки тонких прокладок из мягких теплопроводных материалов. Максимальное снижение контактного термического сопрогивления при использовании прокладок получено, когда толщина прокладки равна сумме средних высот микронеровностей контактирующих поверх- настей гбяроял =?гтсп + )га.р), Применение прокладок такой толщины из серебра и меди снижает величину гс„в 3 — 5 раз в вакууме по сравнению с чистым контактом.
Применение прокладок при контактировании в высокотеплопроводной газовой среде малоэффективно, уменьшение Й„весьма незначителыю. На рис. !2.9 приведены результаты некоторых экспериментов, иллюстрирующие эффективность прокладок и покрытий. Наряду с металлическими покрытиями возлюжно также применение мягких неметаллических покрытий (эмалей, мастчк). Заполнение межконтактного зазора газами с высокой теплопроводностью является также достаточно эффективным способом снижения контактного термического сопротивления.
В отдельных случаях возможно заполнение межконтактных полостей жидким металлом. При этом термическое сопротивление контакта практически сводится к нулю. Однако осуществление этого способа технически сложно. Для более широкого регулирования величины контактного термического сопротивления возможно применение комбинированного воздействия перечисленных выше способов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Каковы причнны возннкновеяня контактного термического сопротивления? 2. От каких факторов зависит термическое сопротивление контакта? 3. Каине способы уменьшения контактного термического сопротивления? 4. Как влииет среда, заполияюшая межконтактные зазоры, на величину Яя? 5.
Каи зависит Ян от давления яа контактирующие поверхности? .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
