Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М. (1013700), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Практический интерес представляют соединения с поверхностями, ичеющими сферическую выпуклость с минимально допустимым с точки зрения жесткости количеством контурных областей касания. Н соединениях такого рода даже нри достаточно высокой чистоте обработки поверхностей могут быть достигнуты большие значения термического сопротивления контакта. Применение данного способа тепловой защиты имеет своп границы, когда толщина эквивалентного воздушного зазора достигает предельного значения, за которым форсируют тепловые конвективные токи в зазоре.
При конструировании таких соединений этот фактор следует учитывать в первую очередь. Вше больший эффект по снижению тепловой проводимости через контактную зону соединения может быть получен, ссли между точками или контурными площадками непосредственного контакта поверхностей проложен тонкий слой теплоизоляционного материала. В этом случае практически сводится до минимума передача тепла через непосредственные места касания. На графиках (рис. 6-14) представлены опытвые данные в виде зависимости Р,=!(р) для плоских поверхностей, обработанных по 7а классу чиоготы, из высокотеплонронодпого металла Д16.
Применяется местный способ нанесения асбеста в форме кругов диаметром 0=6 мн н толщиной 6= =-80 мкм. На коитактируюгцую поверхность одного из образпов при помощи клея наносятся равномерно по вгей площади четыре асбестовых кружка. Как показывает анализ расположения кривых 7 и 4 па рнс. 6-14, наблюдается увеличение термического со- !8! иии ири внесении в зону ко~пакта асбеста по сравнению г сопрогивлеинеч для обычной коигактиой пары. Термическое сопротивление нозрагтает в 1О— 20 раз при мзлык удельных нагрузках (до 80 ° 10з н)згз) и в 30--40 раз при болыних нагрузках (выше бОХ Х!0" н)мз). Увслнчспис толщины теилаизоляцношгого материала ограничивается явлением коивективного переноса тепла воздухом, находящимся в зазоре В качестве топлоизаляциоипых материалов могут быть применены самгяе разнообразные механически прочна~с материалы с тсплопроводностью, ченьшей 0,2 вт/(хг ° град).
Мало чгч уступагт яа эффективности теплопой зашиты указанному выше способу введение в контактную зону порошкообразнык окислов чсталлои На графике (рис. б-14) представлена кривая 5 в вндг зннпсимости )т„=1(р) длн пары с поверхностями с чистотой обработки 7а класса, между каторымн помещена в виде порошка окнгь магипя с размернмн зерен 80 — 100 мкж, Порошок равномерно рагпредслси на голгципе слоя в одно зерно в виде четырех кругов диаметром Л -б лм. Расположение кривых ) н 5 также указывает па уве. личенне тсркпшсского гоиративлепня контакта для нары с порошком окиси магния в !О- -20 раз при малых удельных нагрузках и и 30 — 40 раз нрн болыпнх нагрузках.
Как наказывает практика, рациональнее применять месзнос нанесение окисла металла на анну из коптактнык поверхностей, гак кнк при сплошном слас окисла непосредственный тепловой контакт улучшается и увечнчивагтсв тепловая проводимость. Кроме того, увстгаиа вается вес узла с таного рода соединениями. целесообразно окислы четалла помещать на клеевую подложку.
Конструктивное исполнение ряда узлов позволяет применить для те'ионой за~питы обьскта составную систему пз металлических пластин. Такой способ повышения терхгичгского сопротивления контакта осиоиан на принципе увеличения количгстиа контактных зои па пути теплового потока.
На рис. 6-15 наказана кривая ) в виде завигичостн Рн=)(р) для контактног! системы из трех плагтип, находящихся между двумя образцами. На пути теплового потока возникают четыре контакюыс зоны, имитирующие нключепные последовательно термические сопротивления. Материал пластин и образцои нз дюралюминия )з2 логнн, описанной выше. Как видно из граг(м>ков нн рис. 6-15, тормнческое сопротивление системы из четырех контактных зон увели. чивается при введении асбестовых прокладок (кривая 2) в !6 раз,и при вввдсщ>п окиси магния (кривая Л! в !5 раз при малых удсль[ых данленнях. Возможность создания мм>>ага 3 .~=-Ш л л г ю мв гзл мт глубокого вакуума а коз.
дм' тактной зонс познолвст значительно поныгить термическое сопротивление контакта, в псрну>о очередь кот>л в мнотослийну>О систему ннедеиы топлонзоляциониые материалы. В ряде ответственных со. одннсннй,когда не представляется возможным применение ни одного из указанных способов для увеличения тсрмичсгкого сопротивления, может бьыь применен способ искусствсниг>го ныращнвапия окисиых пленок иа контактных поверхностях.
Выращивание окнспых и:>гиок целесообразно производить, сообразуясь с требованиями механической прочности и отдельно для каждой понерхиости соединения. При незначительных механических нагрузках на контактные поверхности выращивание пленок осуществляется нрн новь>шенных температурах, когда достигается значительная тол>цииа нлснкн.
При выгоких нагрузках целесообразно в ущерб толщине нлсикн выра>циванне осу1аз Рпс. а-13. Звпнсн>гость тсрмк. плскпгп гппротпплепп» контакта пт каппе>шп длп гпгтпппай системы пз трех пластин тол. щнппй 1,В лм, рагпллажеппых >пмдг дв>мя анре щпмп пэ дорам>гппнпп Д1В, Кпктвптпме пппгрмюстп обработаны по тп классу >пгтпты. пг~ пагпг п Л16 и поверхности контакта обработаны по 7а класту ЧИСТОТЫ. Дпалнз расположения кривых ! Иа рнс.
6-!5 и 6-14 показывает, что термическое сопротивление составной системы в 3. 3,5 раза болыпе гопротнвлсиия одинарной контактной пары. Значнтсльигн поньиненне термического сопротинлс>шя имеет место, когда в контактна>е зоны составной системы нводнтс» листоной тгплонзоляцнон[ыи матерна.т или окисль> металла, наносимые по техно. щесталять при малых температурах нагрева, Представлснныс па рис. 5-!6 и 6-!7 графики расположения кривых зависимостей Л„=!(р) для чистых поверхностей и поверхностей с окисными пленками различной толщины указывают на значительный рост термического сопротивления контакта.
При этом увеличение толщины окиспой пленки ведет к повышспию термического сопротивления контакта. Приведенные выше способы улучшения тепловой зашиты объекта нс исчерпывают, однако, всех возможных в каждом конкретном случае чероприятнй по снижению термического сопротивления контакта. 7)РИЛОЖГ(!)ПТ 7 ПРИйзЕРЫ РАСЧЕТА ТЕПЛООБййЕНА ЧЕРЕЗ ЗОНУ КОНТАКТА 11 р н и е р !. Расчет термического соаротивлепин контакта при первоначагп ной нагрузке поверхностей (приближенный расчет). Материал контактной пары сплав Д)Т вЂ” Д!Т. Контактируют пласние поверхности с чн гогой обргб мин ч78а — ьгйб (шлифовап,ю) и максимал»за»!и высотамп нсровностсй а»вв»~=5 ° !О з м н й»в»гз 1,9 !О-" м.
Температура в зоне ншмакта Т„=420'К. Удельное давлрнис на контакгные поверхности р 50 10' и/м'. В зоне контакта находится воздух прн атмогфериои давлении. Термическое сопротивчсние фактического нонтакта определяем па (3-10). Прн агом для сплава Д!Т арн теыаературе Т, 420' К тснгапроводность рвана й» = 172 ат/(м град) и модуль упругости Е=5,9 !О'в н)м'. По графику на рис. З-З для йчв»»!+Авва»з= =6,9 10 » м ко»ффвпиепт, характеризуюшнй геометрические свой'- ства поверхностей В, 23, а по графику аа рис.
34 для й„»„,= =5 10-в м и относительной нагрузке па контактные аоверхиости ,р)В=-084 ° 1О» казффипнент а=06. Тогда 1 2, !2.!72 (0,84 !О-~ 23)»» 0 б ° !О =-8,33.10- и' градгаго. Термическое сопротивленге межнонтаьтной воздушной прослойки И» определяем согласно формуле (3-22! с учетом того, что при температуре Т»=4йТК теплопроводность воздуха Хв =.Зоб ° 1О в аг)(и ° град!, в !.з графика па рис. 3.8 для йчв~ 5.
10-' м разность 1 т 0,47. Относительное сближение в, входащсс в (3-22), определяем длн шлифованных поверхностей па приближенной формуле (3-20) при твердости по Бриисллю для даипай температуры ИВ=!00 ° !Оз н)мзг 0 0126,60 !Ов к»о»в — =- 0,234. !00 10' Тогда 0,9.10 -».0,47.0,700 Мв= 3- !О в = 0,697 !О и» гугадуаог, 36,6.10-' Полную тепланую проводимость контакта определаем по выражению (г-2) без учета влияния окиспой пленки: ! ! ! И 8:!3. !О-»+ 0 697.
!О-" ""' агг 7(мв'грод) в откуда термическое сонрогнагенне контакта (г„0,64ог !О-г м» град)вг. 13 †!510 !55 Г!ромер 2. Расчет терыпч ского сопротннленнв контакта прн асоанаьрат пях пш руженнях понсрхпостен (прнблнженпмй расчет). рбнтсрнал контактной пнр««сталь 45.
Чистота абрабатлп хо«~ так«них поверхпас?ей Ч?9 в. Тсмпоратура в в«ше з««~акга 7« —. =4!8" К. Срелнне висоты лнкропсравногтсн па кшггактных поверх. пассах й,г, — — 1,5 10-« м н й,гз-.- 1,4 ° 10 ' м. Удельное лавленнс па коптя«тпие поверхностн р=-10 !О' и/мз.
В зоне контакта воздух прп атмогфгрпо г Л«елспян. Тернам аког сопро«паленке фактнчсского нантактг определяем пп формуле (3.9). Учнтивзя, что прн температуре ух=416' К теплонро.юлпасп лзя сталя 4Б ?. =472 и«/(м ° град), «юлу«ш упругастн /:=20 ' !0~«п/мг н по топфа| у па рнс. 341 Лтя Л г«-!-а гз 29 ' 1О"«м .«азффпсмевт д„— 27, ниса», 1 /' 10 !Оз «« — — 10-' —. 12,0 !О « .чт град;аю. .?,! 2 !7,2 —.—,:17 ) 2«29 !/)« ? Терна ~гс««ае созротннленне нежкоптактпой возлушной прослой.
к~ оч!«слепне» .ю формуле (3-236). В этач случае раз~«ость 1- «и лля /«.„.=1.5 ° !О «м ~«т -рафнла п«рнс. 3 8 рееве 042, а арп тсмпсП«ту. рс Т„4!8" К теплопраналяасть павлуха й =356 ° !О з зт/(м град). Длн атпаснгельного лаалопня р/В=5 ° 1О"«нч графнка ~в рас 3-10 козффнпнепт д, характераауюшнй влняпнг»акснмальпмх вистуаоа макраасрогяастгй прл контакте поверх ~остей пыше ?.га класса ча- ' стоты, рпвеп 1,4!. Следонатеа.по, 2,9 1О ".0.42.!.4! Р« — — ' ' 1? ! !:, «2 ' — — - О 5 10-«м'з/мг!/а 3.0. О- Полная тспзапм«прамцнмссть коа-акта сага спа формуле (1.2) р|паа: 1 1 — П «+ !.-- 9 « — 0,233 10 Ыл«(М« г/ЮП). а теркпчсскас гопротлнлспае каптактз /1,=43 10ы мз.град/пг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
