Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений Попов В.М. (1013700), страница 7
Текст из файла (страница 7)
эывает акалогыпый их характер и близкие аиачышя коитзктных термических сопротивлений ари одном и том же давлении. В работе [Л. 35) адновремеиио исследовались вопросы влияния температуры стыка и жидкой смазки с графитом, известью в Г 1 патрисией селитрой на сопротивлепие в во. ие контакта. Экспериментально устаиовлег ио, что до давлений поридка 1 000 10' и/м' повышеиие темяературы ш1особствует уменьшению термического совротивлеиия..В свою очередь введение жидкой прослойки в зои) коитакта повсеместно синжает термическое сопротивление (рис.
1-17). Особый питерсе к проблвме контактного теплообмепа проявился в слизи с бурным развитием в погледием десятилетии ревкторостроения. При эксплуатации гетеро. геикых ядериых реакторов с плотностью тсилового потока в зоие охлаждасмых по. верхиостей геплавыделяющик элементов порядка (1,2 . 1.7) . 10' зг/мг возиикает необходимость иитенсивпого отвода тыла. В данном случае большую роль играет процесс теплоабмепа в попе коитакта топливные блоки — защию1ая обо. почка теплпэыделяюших элЕментов, иа иптеисивиосгь которого виа.
чительиое влияние оказывает термическое сопротивление контакта. В связи с этим данной проблеме иосвяшеио эпачитыьпос коли 1ество работ, выполненных обычна иа достаточно высоком теоретическом я экспериментальном уровие. В .работе (Л. 141 приведен довольно тщагельиый ш1алиэ исследоваиий Вусхотепа (Л, 37], Скиппера и Уо1тспв (Л 38!. Результаты этих работ позволяют сделать ряд выводов практического характе. рв, в пелом специфичных хля теплового контакта пары уран— алюмяиий ил.1 магниевый сплав.
Рис. 1-16. 3 а васи. мость термического сопротивления контакта от ивгрузкя. à — калеэяиетэичсскэв меток «ентактна» вава ээ стала 1Х\ЗН!Пу— 1х!вн!кц эавээхяссть оэ пэ! г — сг«кванаэ. има меток по вазами (Л. Ю1 ««нт«юкаа ваэв 1ХИ-1ХИ П«ИЕЭЯИ«егь тгт-чэ. 31 З ЬО ао гДмо ч,агг Рис. 1-17. Зависимость термического сопротивления контакта от давления для пары 1Х18Н107 — 1Х18П10Т прн отсутствии (7) н нвличин (2) смазки в полости контакта. 1. Прн малых усилинх сжатия образцов (до 1 !О' н(лз) меилоооиен осуществляется з оскозпои через газовую прослойку.
Увсли- ~епие силы сжатия до 33 1О' к)мз ведет к перераспределению шилового потока между фактическим кон.актом и газовой прослойкой. 2. Термическое сопротивление контакта уменьшается прк попы ае ин темлературы в контактной зоне эа счет роста и.ющади факта ~еского касания при понижении твердости магниевого оплава.
3. Наяичис окисной плевки на коимспрзю тактиых поверхностях ведет к повыше.о' я, [ ' ' ' ' иию термического сопротивления кои. 4. Термическое сопротивление кои. такта изьтепнется в зависимости от времеви приложения нагрузки. 5, 1!аибольшего снижения термнчез ского сопротивления соединений уран— алюминий кожно достичь путем зведения в контактную вону жидкого натрии 1 н повышения давления на контактные поверхности.
г л Результаты работ [Л. 37, 38[ в целои дополняют накопленный к этому времени зкгпернмснтальиый материал по контактному теплообмеоу. Несколько отличной в методическом плане от приведенных оышс мсследова. пнй стоит работа [Л. 39[, з ноторой опытным путем определяется термиче. ское сопротивление контакта между цилиндрическими поверхиостямп для вы. явления оптимальных условий очехловывання топливных сердечников. Экспериментальиаи установка имитировала тепловыделяющнй элемент и представляла собой тсплообменник тина «труба в трубеэ.
Наружная поверхность внутренней трубки омывалась горячей, а изнутри холодной водой. Эта трубка исполнялась в двух вариантах; полностью иэмеди н двухслойиой — из меди и алюминия, Термическаесопротивление контакта опре. делялось как раэмосгь между полныин сопротивлениями составной н цел~ной трубок. По результагач исследований авторы отдают предпочтение при очехловываннн топливных сердечников холодной протяжке, когда по всей поверхности соприкосновения ииеет место сплошной контакт,подтверждземый ультразвуковой дефектоскопией В попсе широком плане озытзого исследования теплообмень в зоне контакта пары уран †.магнокс выглядит работа Саидерсона [Л.
40[, Постановка экспериментов огущестплялась па установке стержневого типа с образцамн, имеющими шерохонатость высотой порядка 0,12 — 0,28 мкл при неплоскостности в пределах 25 — б лкж, Контактирующие поверхности за счет наличия веплоскостиости по своей геометрии были достаточно близки к производственным. 1!а рис. 1-18 мриведеиы результаты опытов в виде зависимости термического сопротивления контакта от относительной площади фактического контакта — отношения давлении к твердости по Мей. еру р[Нм з вакууме н различных газовых средах. Из анализа расположения кривых )с«=[(р/7(м) видно, что при незиачнтельнык ве- лл д 02 щь ол дл ьи г" гь гм (1-!8) личпппк давлсчпя па коптактныс поверхности и малых тсмпоратурач в зоне контакта более ЯО",з тепла прочошщ через мсыкоптактпую газовую среду и, наоборот, прн высоких див,шпиих н температурах более 90кз тепла передается через места фактического козтакта.
Изменение аанлезня межкантакттой среды (гелий, аргон) приводит к тому, что прн данлсини газа менее 3 лгзг „,.. „лдм рт. сг. тсплопроводпость ме и- „,'йгля-гуковтактпой срс,гы практически сводится к пул!и. Повышение гл давления газа пплоть до 500 лыг рг. гт. ведет к интенсивному возрастанию эффективной той г лопроводеости мсжионтактной среды. Сравнительно сложным !у[луч„чл теоретическим и эксперинео- Е. тальпым исследованиям тепло- обмена через зону контакта соединепкй, встрсчаюпгихся з ре- Рис.
1-10. Зависимость термвчсакторак. посвящена работа ского сопротивления контакта от Ренпира, Джапса и й(ак-Ип о- относительной площади фактнчсша [Л, 4Ц. Исслелуи теоретн. скши контакта для пары уран чески вопрос теплообмсиа через маю окс. зпну контакта, авторы Этпй ра- ! — ь зеле «еятзкта — вакуум яоэялкн боты останавливают свой выбор !е-' лл эг.
ы; т, з з зоне кьнгзкления составляющих тепловой проводимости 11рипин исходное выражение для опретеления термического сопротивления фактического контакта из работы [Л. 6) и считая, что число контактпык .пятен иа единицу площади равно и= !!йоши, где 1 — шаг шероховатости, апторы пришли к следующему выражению для определения тоз.
повей пропалимостн через пятно фактического контакта. Г гг В и — 1 Р' УУ Проиодниость межкоитактной срезы з работе [Л. 4!) чахи,гитон с учсгон факторов перемшшостп голнгипы зазора и влияния аюгомодацноиных эффгкгоз. Аккомоданившыс эффекты у штыва!от уве' личение ло«альпой толщины межкоптвк.зого зазора нз нелнчкиу 21, где 1, «ютила температурного скачка» па поверхности, способ определения которой иэзестез из иолекулирко-кинетической теории ' газов. !!рипян в качестве допущений полоя<е пщ об отсугствии фактического контзита поверхностей и постоянстве температур обепк поверхностей, а также литая, что местная проводимость среды обратно пропорционалыгз эффективной толщине зазора, авторы получилп глетуюш с нырзжеппг ;„.и определения эквивалентной ~олщивы: В в-,= Г Зг+ 21з к и гле Ь,, 21, — эффективная тош:пшз зазоре з дап:шм месте.
3 — 15 10 (1-10) Прп рзссчпгрсиин геометрии каитактирувщих поверхностей приз.шзы!гп дас чо„с !и зысгун !н н!арал!!ь !ш гл. 0 .егрноч с!у!ае зыл зы !паратова!аг,н мо! .!нрувгся е валс ! лборз кои)сон с нл!готои 2й,р н агноаанлем, нмеюптим диаметр, разный шагу шеротоь.'асти 1,, на !,ором — перетерлу;ычп парабо.шидячн нрашення л высотой 2й,р и длачсгрои ош;опа !лл ш)„,„, где шщ!, з /, — шзг шероховата ти.
1)незя относи!сллныс яглачпиь! У=уй,.!Уб„м, и Х=2й,р,'21,. заторы полулилл дза моделей ны !у.ши и!гротоялтостн з зи..с набора кап!саа н тараболоцдов врашспля гаогрстстяенца слелу2ощне пырзження: 1 У = 2 ~ 1 — —.1а (1+ Х)~1 (1-20) ! — шя Ур +шт!о[1+Х). 1+ —, Х (1-21) !1а рнс. 1-19 а логарифяических координагзл припедепа азии. симость !(1 20) крнаой 1, а также запигимосп (1-21) кривой 2 прп язв — 1 п криаой б при»0=0,4. Криная 4 ирсцсгааляет собой зависимость, полученную зкспсрлмснтззьньга путсч: 0,0 у= ', +ЯИИ (!+2Х). 1+ -б-Х (1-22] Из урарпеннй (1-20) и (1-21) следует, что прн Х<ббуы У „Х нли б., — л21,. Зариспмость между озытнымл таиными ,р„— — ..
величин Х и У достаточно иолу +~ — 1 — 2- +л гш удоыююряешя урапие!ш"у см д.ш поверхностей с шероховатостью в анде парэбо. лоилон вращения прн гп'=04. лт - ! — ) - -(-! ' — ! Теоретические по»ох!саня, цш - -Г; ., 1: ! ' изложенные аышс, ангары дщ ' Л.— . й! (у!. 411 стремились попалнлть дщлцГ4! лг2а у ю йию шм грллл резуш,татал!и пцятельпо но.
Рнс, 1-!Я, Зависимость меягду стаплелиых опытов на хорошо относительными яелн 2ииами оборудованной установке дл- Хиу. скорого типа (рис. 1-20). Раба. Г.. растяп зя «рл ая з л ьмргти яая камера ) уетапавки Прсд- 1!-цд ллл южусрзрарн гр лысгупа ставляла собой герхетипескнй ер рнрстя, 2, л — рвр! тные к! ь. сосуд, позволяющий создать ьыс зл«нс и гн 1!-2П ьтя выступе в инде парез ловле яре!л ь«л г», г- !луугокнй вакуум.
Исследуемый в г «,о л! -! ° м -зл; .'- обрнге! 2 с терчопара.гн ио. р ыт! я ирнрая элвис м с (!-Ш!. мещался между так иааы- иаемыми рабояичи сгержияил 5 угтяпожп с заделанзыни н нах терчопарачи. Тепловой по. тон саздлвался с помощью электронагревателя 4. Кроче основного, применялся комнсигзцишп!ый пагрспатель 5, который посылал ген.!овой поток 2ю полым ц!шкилраы 7, д. Защитные цилиндр!а позволя- ЗЛ лн свсстн до ининлгугга тепло,цес цотсрп образцов п рад!гальпо» пвпраялеа~и.
<:пяружп пилипдры покрывал;гсь слоем теплоизоляции 9. Нижпин цилиндр 70 являлся корпусом холоднлышка, через ноторын прохолилв вода. <)бразцы пагружалнсь акснальг~о с помощьш грузов, прнкреплешгых нв конце рычага 6 Исследуемые образцы имели форчу лиска с длямстроц 20 н тожцниой 2 мм для пержаяенущей Рнс. ! 20. Устапояка для зксперилгситального исследопягпш теплообисца в зоче контакта. г - тернет есаа раб чзя ялчгря; у — асглевуе ый Рбргзев; 3— р.
б чне стержня; е — рсчовяой аагреезтсаы 5 — н: чаеясыгя. Яаый :егРезвтелы 5 яыруа:; у Ройсгеж г — голые ыгж ые ии. ла вр ч з — пглый юлгнлр аз ержезеыагея гт я»г Р— а: я. ЕЗРВ1сяй Зкрааг Гб ЕО"Я~ Гж Г Л т Я ~ Я Ч Гà — ЕЪ'а 1ЗЫ ВРЕЯОЗ В и терчо р И вЂ” сссуз с веском. стали и 5 илг дтя лвуокпсп урана. Гопрягаскыс поверхности образцов имели шерохопатость, при которой отсутствовало изменение профиля от направления, что харзктерио для шлифованных поверхностей. На контвктиручощнх поверхностях исшгючались различного рода макроотклонепия я волиистость пугся нагвтьной притирки их до оптической плоскости, после ~сто павосилзсь шероховатость опредсчеппой геометрии. Поверхности ныряя высоту шероховатости в пределах 0,5! — <4,<7 лкл Температура я топе контакта доводилась до 373' К; контактное давление варьвровалось в диапазоне (О 40) у05 и/мз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
