Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Метод пересчета пргс больших перепадах температуры в стенке трубы, когда теплопроводность и электрическое сопротивление переменны по толщине стенки вследствие их зависимости от температуры, описан в (28]. Среднюю иа участке трубки или пластины температуру мржио определить по электрическому сопротивлению этого участка, используя нагренательный элемент в качестве термометра сопротивления, Такой способ применим, если температурный коэффициент сопротивления трубки или пластины стабилен н имеет достаточно большое значение, Измеряемое сопротивле- Методы экспериментального исследования полей 42! нне соответствует некоторой средней но толщине стенки температуре, пересчет которой на температуру поверхности при больших перепадах температуры в стенке затруднителен (29). Поэтому такой способ используют лишь для тонкостенных пластин, трубок н проволочек (26).
Прн измерении иесгоционори х температур необходимо учитывать тепловую инерцию проводов термонары. Это влияние может быть существенным при толщииах стенок трубок или пластин, соизмеримых с диаметром проводов. Отклонение измеряемых значений от значений, не искаженных присутствием термопары,можно оценить по формулам, приведенным в (22). В экспериментах на ударных трубах в качестве датчиков температуры применяются пленочные термометры сопротивления, впекаемые в поверхность обтекаемого тела (подложку) из теплоизоляцианного материала (30). Истинность показаний датчиков, при.
меняемых для измерения температуры, влияние отвода теплоты па проводам, отклонения в измеряемых значениях температуры, вызванные нарушением однородности мате. риала тела, и т.д, проверяются в градуировочных опытах цо теплообмену для хорошо изученных условий. Например, влияние отвода теплоты по проводам исследуют в адиабатных условиях путем сопоставления показаний заложенных в стенку датчиков с показаниями датчиков' температуры, находящихся вне тела. Проверку правильности закладки датчиков температур в тело проводят путем сопоставления температур поверхности теплообмена, рассчитанных по формуле Г«=Г«,+дс/а (где Гм — температура жидкости; Ес — платность теплового потока; о — коэффициент теплоатдачн) и измеренных датчиками. Совпадение значений температуры стенки свидетельствует об удачной закладке датчиков температуры.
При отклонениях выше допустимых знзчеиий закладка осуществляется заново. Если в условиях эксперимента возможно визуальное наблюдение за поверхностью тела, его температуру можно оцределнть с помощью оптических пирометров (см. равд. 7), В натурных экспериментах можно пользоваться индикаторными красками разового употребления (31). а.аз.
зондавые методы измерения пален длвлення в патокях жидкости Н ГАЗА Для измерение давления применяются специальные приемники с отборами давления, ат которых через импульсные трубки давление передается иа чувствительный элемент измерителя давления. Измерение статического давления, Для измерения используют продольно обтекаемые трубки, клинья или шайбы с отборамн давления на боковой поверхности. В потоках с однородным полем давления отборы Вмналняют в стеиказ труб или рабочих камер (рис. 8.!4). Ось отбора давления долж- Рис. 824. Отборы в стенке трубы для измерения статического давления с импульсными трубкамн, прнвареиньнки к тонкостенной трубе (е), к кольцевой камере (б) н толстостенной трубе (о). иа быть перпендикулярна поверхности тела приемника.
Радиусы отверстий отборов статического давления должны быть не более 0,1 радиусов кривизны поверхности тела в данной точке Минимальные размеры отверстий ограничены ростом гидравлическо-' го сопротивления отборов и соответственно увеличением времени усдановлеиия равновесия в системе «ото> — нрмеритель давления», что особенно существенно при измерениях в нестациоиарных (пульсирующих) потоках (32). Точность измерений во многом определяется тщательностью изготовления отборов; незаметные на глаз заусенцы и отклонение оси сверления от требуемого направления могут привести к существенным погрешностям.
Измерение полного давления р,. В этом случае приемное отверстие устанавливают навстречу потоку. Обычно используют продольно обтекаемые трубки круглого поперечного сечения — трубки Пито (рис. 8.15). Для таких трубок допустимо отклонение оси от направления течении в пределах ~10.'. На трубке, имеющей форму эатуплеиного тела, образуется пограничный слой с неизознтропиым течением, вследствие чего измеряемое в плоскости отверстия приемника давление р, ие равно давле-, нию рс. Для круглой трубки в несжимае- Рис. 8.!5. Трубки для измерения полного давяени я. а — круглая трубка; б — трубка са свл»ия«вами гкящаи 412 Методы эхслеризынтальнаго изучения тепло- и массаобмена Равд. 8 мбй жидкости различие между р««» и р, может быть оценено по эмпирической формуле [3) = 1+ — ' „(8.39) (рвз/ 2) Ве где Йе=вс(/ч —,числа Рейиольдса; в, р, ч — скорость, плотность и коэффициент кинематической вязкости набегающего потока; д — наружный диаметр трубки.
Измеренное значение давления р«для потоков с небольшими градиентами скорости относят к координате геометрического центра приемного отверртии. Перемещение трубок в потоке и определение координат положения приемного отверстия производят с помощью координатных устройств типа, приведенного на,рис. 8,10. Размеры трубок полного давления выбирают такими, чтобы не нноснть искажений в поле скорости исследуемого потока. При измеренйях в пограничном слое с большими, градиентами скорости размер трубки й в направлении изменения скорости должен сойтветствовать соотнг)шению й~бр«/)цдабр«[. Здесь бр« — допустимая погрешность измерения рь прнни!яаемая равной изменению р, на расстоянии й.
Измеренное давление относится не к коорди. нате геометрического центра приемного от. верстия, а к координате «эффективного центраэ„ смещенного от геометрического в сторону большей скорости на величину 6 (рис. 8.16). Для несжимаемой жидкости значения 6 можно оценить по эмпирической формуле [3) 6/О = 0,131 + 0,0826/Т), (8.40) где Т) и с( — наружный и внутренний диаметры трубки полного давления. Уменьшение гидравлического сопротивления трубки при малых значениях й достигается увеличением проходного сечения, вследствие чего в плоских пограничных слоях применяют трубки со сплющенным приемным отверстием.
Для повышения точности измерений трубки давления предварительно градуируют [33]. Измерение давления в потоках влаж- ного пара расаыотрено в [34). Рис. 8.!6, Смещение «эффективного цент раз трубки при измерении полного давле иия в пограничнаы слое. азл. зоидовые митод„:ы измпвкиня ЦОЛЕИ СКОРОСТИ Зондовыми методами скорость потока определяют косвенно по результатам динамического или теплового взаимодействия потока с чунствительным элементом зонда. (Методы измерения расходов )кидкости и газа рассмотрены в 6 7.4.) Определение скорости по показаниям трубок полного и статического давления. Для несжимаемой жидкости скорость рассчитывают по выражению в = ~г 2я(ра — р)/р, (8А1) где $ — поправочный коэффициент, определяемый в градуировочных опытах. Разность давлений р« — р измеряют с.
помощью дифференциальных манометров. В потоках сжимаемого газа по измеренным давлениям р, и р рассчитывают числа Маха М. Для идеальных (в,термодинамическам смысле) газов при М»",1 » — =~1 [: Ма)»-', (8.42) р„ / » — 1 р т 2 ' ) где » — показатель аднабаты. В сверхзвуковых потоках (М)1) перед трубкой образуется отошедшая ударная волна, фронт которой перед приемным отверстием можно рассматривать как прямой скачок уплотнения (см. п, 1.10.4), Значения М рассчитывают по формуле ("+ ' )~ м~/( «вЂ” (8.43) где ра — измеряемое трубкой полное давление за скачком уплотнения; р — статическое давлейие.
Скорость потока в МЬ~ »»Т, где Я в газовая постонияая; Т вЂ” абсолютная температура. Пеэтому для определения скорости необходимо измерение темпера: туры в месте ее определения. Трубки пол- ° ного давления часто комбинируют с тер-' мопарами, располагая их на одной державке зонда. Вычисленные значения скорости относят к координате «эффективного центра» приемного отнерстня трубки полного давления. Смещение «эффективного центра» от геометрического находят в градуировочиых опытах. Измерение скорости потока с помощью термоаиемометров. Метод основан на зависимости теплообмена между набегаю' щим потоком и нагретым телом от скорости потока. Для измерений в пограничных слоях [33, 36, 36) применяют термоаиемометры с йагретой нитью.
Нить диамет. ром д и длиной ! .устанавливают перпендикулярно набегающему потону с температурой Г н по ней пропускают греющий электрический ток (рис, 8.17). В стацио- Методы экспериментального исследования полей ,Рис. 8:17. Зонд термоанемометра с нагре- той нитью. 1 — вить; У вЂ” утслщеэае аа коацлк эата; З— . пайка алв «варка; б — валка: б — тело голда; б — провода. нэриых условиях температура нити 1, связана с током 1 соотношением где Й, †'электрическое сопротивление нити; У вЂ” падение напряжения на концах пити; и — коэффициент теплоотдачи.
Выделяемая теплота передается жидкости конвектнвным путем и частично рассеивается путем излучения Я» и теплопроводиости Ят по конструктивным элементам. При 1,Ы)200 вйличиной Я« можно пренебречь. При малых, скоростях течения (ш=0,1 и/с н менее) значения Яр становятся соизмеримымн со значениями конвектнвного теплового потока. В схеме измерений с постоянной температурой нити 1,=сонэ! устанавливают некоторое значение 1„ (и соответствующее ей значение сопротивления нити !1„), которое далее поддерживают неизменным. ' При изменения скорости потока ш изменвется теплоотдача, что ведет к изменению температуры нити. Постоянство 1 достигается регулировкой силы греющего а~ тг Уа Рис 8.18.
Измерительные. схемы и градуировочные кривые для термоанемометра с нагретой нитью. а . ло методу г «ваы! б — ао методу 1 «ол»1. н тока 1,»по которой определяют искомую ' скорость ш. Градунровочиая характерис' тика термоанемометра в схеме с 1„=сапа! имеет вид, показанный на рнс. 8.18,а. Значение 7« соответствует мощности, отводимой в жидкость при в=О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
