Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 114
Текст из файла (страница 114)
вана с остельиыми точками электрическими проводимостями (величинами, обратиымн электрическим сопротивлениям) Уы,,а с иит дивидуальиым источником питания с потеициэламн оэ — через проводимость Уы. Проводимости Уы являются электрическими аналогами взаимных поверхностей излучения Ны, э проводимостя Уы — аналогами оптико-геометряческих параметров Ны =А»Р»/(1 — А»), где А» — коэффициент по»т»ощеиия, принимаемый равным коэффициенту теплового-излучения е», р» площадь поверхности»-го тела.
Электрические потенциалы в узловых точках о» являются аналогами плотности эффективных потоков из. лучеиия Е»э», а токи в узловых точках Н— аналогами результирующих тепловых потоков»;»р»»» для соответствующих тел. Тепловые и электрические величины связаны соотиошеияями Ееф» = о,(Е/о)м1 (8.32) ()рез» = 1» (НЕ/Уо)м.
(8.33) Величины с индексом чмз принимаются зэ масштабные. Потенциалы источников питания о». яйляются аналогами плотностей У»» улп ~иг/ Д~/рд ~ггаз ~'/аэ Д"аг Т~»м-г~"~»г Рис. 8.8. Электрическая модель для расчета теплообмеиа излучением между Ф серыми телами, разделенными прозрачной средой. потоков излучения черного тела Ею=ОТ . 4 Связь между ними определяется по формуле Ет» = ощ [Е/о)м (8 34) Значения Ны и Ны должны быть заранее известными. Значения Н»» определяются либо расчетным путем (см. 4 2.13), либо иа световых моделях (см. ниже). Пзраметры электрической схемы определяются, ис. ходя из пропорциональности между Но, Ны и Уы, УО.
Если заданы температуры поверхностей тел Т», э искомыми являются значения 1»э»»», то в электрической схеме задаются потенциалами источников питания оси в соответствии с. (8.34) и измеряют значения токов 1». Искоыые значения (гр ы определяют по (8.33). Если для некоторых тел заданы значения»,»г»»» (э для остэльиых значения температур Т») и искомыми для них являются температуры, то в электрической схеме подбирают такие потенциалы оы в соответству»ощих узловых точкэх, чтобы значения 1» соотвьтствовалн заданным значениям »2р»»». По замереииым значениям оы пересчетом по (8.34) определяют Еы, а по иим— искомые температуры Т». Моделирование теплообмеяа между серыми телами, разделенными серой поглощающей н излучающей средой, рассмотрено в [Щ.
О методах электромоделироваиия иа основе разрешающих функций, а также методах, которыми учитываются селективност;ь и аиизотропиость оптических свойств поверхностей и сред, см. [16, !7). Сэегоеые модели используют для моде лироваиия теплообмена между серыми тела. ми, а также для определения взаимных поверхностей пары тел Ны (или угловых коэффициентов излучения »р,»).
Модель изго. тавливают геометрическя подобной натурному объекту с оптическими характеристиками, одинаковыми с характеристиками натурного объекта. Если пространство между телами заполнено поглощающей средой, то необходимо еще обеспечить равенство оптических толщии слоя среды (см. 4 2.14) 5 8.2 Методы зксиврименгалеиаго исследаваиин полей натурным Поверхности диффузионного нз. лучевия моделируют светящимися поверхностями с матовым стеклом. Источником излу. чения являются электролампы, расположенные за стеклом. Световые потоки измеряют с помощью фотоэлементов.
Измеряемые потоки падающего излучения у поверхностей моделей относят к масштабному потоку, в качестве которого принимают световой роток от поверхности излучения. Определенные в экспериментах на модели относительные световые потоки переносят на натурные условия. Для определения угловых коэффициентов излучения !Реу производят измерение потока излучения О! от тела 1 и его долю Ось падающую на тела /. По определению Те!=О„[О!. Вопросы, снцзанные с техникой моделирования, рассмотрены в [15]. 8.2.
МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ, ДАВЛЕНИЯ, СКОРОСТИ, ПЛОТНОСТИ И КОНЦЕНТРАЦИИ э.з.!. намерение пален темпеРАтуРы в потоках жидкости н гдзд Измерение температурных полей осуществляется подвижными зондами с датчика- нами температур, которые вводятся в поток. Датчиками служат термопар», термоЫетры сопротивления н термисторы. (Метро. логические вопросы измерения температуры рассмотрены в равд. 7; о термисторах— см, п. 9.7.2.) ' Чувствительный элемент датчика (спай термопары, нить или пленка термометра сопротивления) находится в.
контакте с исследуемой жидкостью. Рнс. 8.9. Зонды для измерения полей тем- пературы в потоке жидкости. а — с термометром сопротнвленнп: ! — нить; !в внлкл; 3 †' трубка; 4 — эпопснднэн смоле: б— проводе; б — с термопэроа: 1 — спэа; 3 — трубка; 3 — эпоксидная смола; 4 — проводе; е — с энрэннровэннем спев; 1 — термопэрэ: У вЂ” трубка с вен- твлвцноннымн отверстнвмп; З вЂ” нэолнцнн. Рнс. 8.10.
Подвижный зонд для измерения поля температуры в патоке жидкости в трубе. 1 — тело зонде; 3 — поворотныя вэл: 3 — свстемэ уплотненнн; 4 — труба; 5 — камера эондп. Форма и размер чувствительного эле» мента определяются особенностями исследуемого поля температуры.
В двухмерных плоских потоках используют нить герма»етра сопротивйеиия илн же термопару о сваренными встык проводамн, располагаемые в изотсрмнческнх плоскостях перпендикулярно набегающему потоку (рис. 8.9). Прй высоких скоростях используют пленочные термометры сопротивлении с пленкой, вмонтированной в поверхность тонкого клина из прочного теплоизоляционного материала [38]. При измерениях в трехмерных темпе. ратурных полях применяют термопары с 'круглым спаем или микротермисторы. В потоке с неоднородяым полем температуры размеру чувствительного элемента 61 соответствует изменение температуры в области его расположения був. Поэтому для измерения температуры с погрешностью ие вьште 6! размеры датчика должны удовлетворять соотношению 61(64/(]Клаб !]).
Введение зондов в поток асутцествлчется таким способом, чтобы нарушения в сиоростноы и температурных полях были минимальными. Г(ри измерениях в пограничном слое зонд вводят через стенки рабочей камеры, в которой располагнегся обтеиаемое тело. При измерении температурного поля в поперечном сечении трубы зонд удобно вводить через выходной торец трубы (рис, 8 10). Место ввода зонда уплотняют либо уплотнениями сальникового типа, либо с помощью сильфонов.
В неоднородном поле температуры погрешность в определении координаты чувствительного элемента бу вызывает погрешность отнесения в определении температуры 61„=бу йтад 1, отсюда следует. что для измерения температуры с погрешностью 64(64в погрешность определения места положения датчика в потоке не должна превышать бу(6!1(] Ктвд 1] ). Точное перемещение и измерение положенпя датчика в потоке осуществляют с помощыэ специального устройства — коордииатника [3]. Координатннки имеют микрометричесьне винты илн комплектуются стандартиымн индикаторами положения. Для устройств типа, показанного на рис.
8.10, координата у опредслнется пересчетом по углу поворота вала а. Поворот вала определяется ин; Методы зкспериментальнозо изучения галло- и массообмена Разд. 8 днкатором по смешению рычага,'укрепляемого на одном нз копцов вала. При измере. ниах в пограничном слое1 за,начальное положение принимают положение чувствительного элемента иа поверхности обтекаемого тела, Во избежание поломки чувствительного элемента при контакте со стенкой применяют ограничители хода, рассчитан. ные иа остановку чувствительного элемента около стенки иа заданном расстоянии.
Момент касания огрю/вчитала о стенку фиксируется сигнальным устройством контактного типа. Сигиал от чувствительного злемеита соитаегствует его собственной гсмлеритуре /д, которая в общем случае ие равна температуре рабочей среды / в месте расположения чувствительного элемента. Разинца 6/= =/д †/ обусловлена теплообмеиом датчика с потоком и ограничивающими его стенками камеры (трубы). К чувствительному элемеиту (или от него) подводится (или отводится) по проводам и коиструктивиым элементам тепловой поток (),. От потока к датчику (или наоборот) иоивективиым путем передается, тепловой поток Я,. Между датчиком н стенками камеры, а также поверхностью обтекаемого тела осуществляется ра.
диациоииый теплообмеи с тепловым потоком Яю знак которого определяется сочетанием температур тел, участвующих в , теплообмеие (в общем случае надо учитывать язлучательиые и поглощательиые свойства среды), Значение 6/ оценивается из условия баланса указанных тепловых потоков применительно к коикретйым условиям [21, 22). Расчет дает только порядок 6/, так как термические сопротивления теплообмеиу в реальной конструкции могут быть оценены лишь приближенно. Так, для термопары, находящейся в цилиндрическом капилляре длиной 1 и измеряющей температуру его свэбодиого конца, значение 6/ вследствие отвода теплоты по капилляру может быть оценено по форм)яю 6/ = (à — /о)/с)г (ш/), " (8.35) где /д — грмпература закрепленного конца капилляра; ш=3' а/(аб), здесь а — коэффициент теплоотдачи между жидкостью и капилляром; )с — коэффициент теплопроводиости капилляра; 6 — толщина стенки ка.
шьтляра. Значеняя 6/, обусловленные теплообме. ном излучением со стенками трубы с температурой /, (без учета, отвода теплоты по капилляру), могут быть оценены по фор- муле где е — приведенный коэффициент теплового излучения (см. $ 2.13); Се=5,67 Вт/(м'Х ХК'). Требуемая точность измерения темпера- туры обеспечивается путем создания условий, при которых разность 6/ уменьшается до допустимых значений. Для снижения потоков Я, применяют провода ыалого диаметра нз материалов с низкой теплопроводиостью. Конструктивные элементы зонда стараются располагать,в изотермнческих плоскости)с. Снижение значений Яр достигается путем уменьшения размеров чувствительного элемента н покрытия чувствитель. иых элементов материалами с малыми значениями е. В скоростных газовых патоках (М) ~0,3) датчик приобретает температуру /,= =/+гю'/(2сэ), где г — коэффициент восстановления температуры для датчика данной конструкции; и н.сг — скорость и удельная теплоемкость газа в избегающем потоке.
Реально его температура отличается от этого значения из 6/, обусловленную теплообмеиом датчика с потоком и стенками грубы. При больших скоростях значения С)р могут быть значительными н вследствие этого могут приводить к большим значениям бй Для снижения Яр применяют экраиироваиие чувствительного элемента,(рис. 8.9, э). В экране (трубке) имеются небольшие вентиляционные отверстия. Для такой конструкции гж1, Бескоитидтные (оптнческие) методы нз. мерения температуры применимы в тех случаях, когда возможно оптическое наблюдение за потоком без нарушения происходящих в ием процессов.
Наблюдение ведется через смотровые окна с оптическими стекла' ми. Для иаблюдэиия можно воспользоваться световодами с регулярной укладкой волокон [18). Если поток обладает достаточной светвмостью, а пространственный масштаб неоднородности температуры существенно больше площадки визирования пирометра, то иамереиия температуры производят с помощью оптических пирометров. Такие измерения проводятся обычно иа крупномасштабных обьектах (например, в топках паровых котлов). В аэродинамических и теплофнзнческих исследованиях поля температуры можно оп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
