Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 122
Текст из файла (страница 122)
83) дрт р! где 6, — толщина потери энергии: Ь 8 (х)=~ ! ( ')дд; (8.84) о !« — переменная по толщине цограннчного слоя температура торможения; !«.« — адиабатиая температура стенки; ш и и~ — скорости. Индексом 1 обозначены величины при у=8, где А — толщина теплового пограничного слоя, индексам «а — величины для внешнего потока. Применение метода оправдано в условиях охлаждения рабочей жидкости, если сюределение а« иными способами оказывается затруднктельиым. в.з.т. методы РегуляРНОГО теплОВОГО Ре)кнмл !!о методам, основанным на теории рггрллрнага теплового режима (см.
п. 2.4.2), обтекаемое тело сначала изолируют от потока жидкости и газа и перегревают (или переохлаждают) по отношению к температуре жкдкасти. В момент времени, принимаемый за начало отсчета, тело приводят в контакт с потоком. Тепловой поток через поверхность теплоабмена создается за счет аккумулированной в теле теплоты. Предполагается, что вся теплота передается исследуемой жидкости. Производят запись изменения во времени температуры тела по показаниям термопар., Определяют темп охлаждения и д[!п(! — (м))/с(т (для регулярного теплового режима характерно т= =сапе(, причем значения гп одинаковы как для тела, так и для заложенного в нега измерителя температуры, обладающего в общем случае другой тепловой инерцией).
При значениях модифицированного числа Био В(=ОЕ/3<0,04, в котором в качестве масштаба длины используется параметр Е= =Кр!у (где К вЂ” коэффициент формы тела, для тел простейших форм значения К при. ведеиы в п. 2.4.3, методы экспериментального определения описаны в [62)) неравномерностью температуры в теле по сравнению Рис, 8.32. Калориметрические вставки для исследования местной теплоотдачи по методу регуляриога теплового режима, à — наделы г — е«тавкв. с температурным напором 1,— г,„можно пренебречь и можно записать [62) ср(г . д = — ' ([.— Г ) (883) а р где с и р — удельная теплоемкость и плотность тела; 1I и Р— его объем и,площадь поверхности, на которой происходит теплообмеи.
Условие В!~0,04 используется для выбора материала тела с коэффициентом теплопроводиости 3~ 25аКР/)г, где а — ожидаемые коэффициенты теплоотдачи. Дли определения местных тепловых потоков в модели из изолятора делают металлические вставки (рис 8.32). Перетоки теплоты между вставками можно существенно снизить, если помимо применения изоляини размеры вставок выполнить пропорционально ожидаемым значениям местных коэффициентов теплоотдачи, При этом темпы охлаждения для всех вставок будут одинаковы и соответственно будут равны их температуры г(т).
Полученные значения тепловых потоков относят к начальной раз. ности температур. По методу регуг!ярного теплового режима исследуются процессы стационарного теплообмеиа. Нестационарность в граничных условиях яредстааляет собой прием для измерения стационарных значений а«. з.з.з. изме~ение нестлционлнных тепловых потоков Нйстациоиарные тепловые потони на по. верхности обтекаемого тела определяют с помощью различного рода температурных или калориметрических вставок, устанавливаемых в теле [63, 64). Предполагается, что за время проведения опыта вся теплота, поступающая в тело через вставку, воспринимается только вставкой и поле температуры вставки является одномерным, Производят измерение нестационарных температур г(т) в одной или двух точках вставки.
Значение плотности теплового потока на поверхности теплообмена рассчитывают на основе этих измерений по формулам иестациаиарной теплоправодиости. Так, по методу двух точек "ь ас ('с) = [!з ('с) !з(т)) 6 — — ехр~ — ( — ) ат1Х с-1 х~ р[( — )х Ха$1( !) — „— — ! $,(8.%)- дг, (8) дг, а! д[ 8$! где Г1 и  — температуры, измеряемые во вставке на расстоянии б; $ — переьгевнан Методы экспериментального изучения тепло- и масгообмеиа Равд.
8 426 йж/ йвх (уоП/б)бг, (8 99) о Рнс. 8.33. Тонкопленочные датчики теплового потока для исследований на ударных трубах. т — иоверхвооть тела; г — влевка датчикв; 3— эохловжа; е — уоалвтоль, интегрирования (время); ), н а — коэффициенты теплопроводностн н температуропро. водности вставки. В экспериментах иа ударных трубах применяют тонкопленочные Патчнки теплового потока из платиновых сплавов, впекаемых в теплоизоляцноиный материал (подложку) [30). Выходным сигналам служит паденке напряжения 0(т) иа пленне с электрическим сопротивлением /! (рнс.
8.33). Если толщина пленки 6 такова, что за время эксперимента, исчисляемое долями секунды, теплота усваивается только пленной и не растекается в подложку, то пленку можно рассматривать как калорнметрнческнй датчкк. В этом случае д(/ (т) уо(т) = — [ — /, (8.8У) я.~ / где ! — сила тока в пленке; р н с — плотность я удельная теплоемкость пленки; ив температурный коэффициент в выражении /! =/1о(1+ а/) .
Если же толщина пленки настолько мала, что ее термическим сопротивлением можно пренебречь, то подложку можно рассматривать как полуограниченный массне н г' рс8 д!Щ до(т) =- $/г — ' дв. (8.88) )Г,:3 Значение[' рсб/и определяют в градун ровочных опытах, подавая на изоляционную пленку прямоугольный импульс тока заданного значения. Саму пленку можно рассматривать как термометр сопротивления для определения температуры поверхности !, Прн исследовании нестаииоиарного'теплообмела э трубах прн расчете до необходимо учитывать тепловую ннерцию стенок. Способ расчета зависит от толщины стенки 6.
Для труб, обогреваемых электрическим током, прк 81=ад/).» 1 неравномерностью температуры по толщине стенки можно пренебречь н д (т) = д (т) 6 — (рсб) д '[1", (т)1/дт ж ~ дс (т) (П/д) (8 89) В опытах определяют значения д,= =!'(Т)/6(!)/(пг/6) и температуру наружной поверхности Г",(т). Здесь,й(/) — электрическое сопротивление трубки на единицу длины. Тепловые.потеря у"(т) со знаком— илн притоки теплоты д,"(т) со знаком + находят расчетным путем. Часто до((уо н н э' расчет можно проводить без учета дс. При значениях чисел В1)1, характерных для интенсивных процессов теплообмена, перепады температуры в стенке велики, н темп изменения температуры во времени различен для разных слоев по толщине стенки.
Для этого случая имеются точные уошония для опредолення до по измеренным в опытах значениям до (т) н !",(Т) [65). Однако задача в такой постановке оказывается некорректной. Небольшие отклонения в намерениях могут привести к весьма большим погрешностям в значениях уо. Для решения некорректно поставленных задач разработаны специальные методы [56). Применение метода регулярнзацнн решения таких задач для обогреваемой электрическим током круглой трубы рассмотрено в [661. з,а.э. ЯетОды ОпРеделення средиемассовых эптдльпнп, ЛЕМПЕЕАТУРЫ И ПАРОСОДЕРЖАНИЯ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ 'В ТРУБАХ Для сгаииоиарио~х режимов (без учета осевых потоков теплоты) среднемассовая энтальпия жидкости на расстоянии г от входа в трубу определяется расчетным путем по выражению где П вЂ” периметр сечения трубы; б — Массовый расход жидкости.
Для круглой трубы постоянного поперечного сечения г йж/ йвх~идГдодг/б (8 91) 8 илн Ьж = — бвх ~ (йвых — йвх) (г/!) Х Х[у~(г)/уо(й)), (8.92) где !. — длина трубы; г — расстояние вдоль трубы; уо (г) н д,(Ц вЂ” средние на участках (О, г) и (О, !) плотности теплового потока до; Аох и й х — энтальпии на входе н на выходе нз трубы. 6 8.3 Методы экспериментального исследования тепло- и массообменс 427 При д»=сонэ( витал»пня вдоль трубы постоянного сечения изменяется по линейному закону. Рассчитанным значениям йж при известном давлении р соответствуют средиемассовые значения температуры жидкости 4„, определяемые зависимостью й=й(р,г), При течении «кидких металлов в обогреваемых трубах происходит переток теплоты навстречу течению по самой жидкости и по стенкам трубы.
Расчет гж для средней части трубы при д» =сопз1 производят по формуле гж = Гзх + (Гвых — Г»х) (г1Е) + 61, (8.93) где 61 = [1+ 3ст 1с»1()ьж 1ж)) 4гс дЛХж Ре')' (8.94) 1 — площадь поперечного сечения; индексом «ж» обозначены величины для жидкого металла, индексом «с» †д стенок трубы. Величинами 61 можяо пренебречь при значениях чксел Пекле Ре) 160. Значения Г и Г и» определяют экспериментально.
По ним прч известном давлении ' на входе и на выходе из трубы находят значрния й» и й и*. Дли измерения применяют смесительные устройствц теплаизолированйые от окружающей среды. Наи. более эффективны смесители, состоящие из набора чередующихся по ходу потока дисков с центральными н периферийными отверстиями. Количество дисков, обеспечивающих полное перемешивание жидкости и выравнивание температуры, подбирают опытным путем. Для турбулентных течений обычно достаточно четырех-пяти дисков (см.
рис. 8.27). Для ламинариых течений степень перемешивания может зависеть от числа ((е перед смесителем. Для жидкостей с переменной теплоемкостью, например, при сверхкритическом давлении необходимо учитывать падение давления в смесителе (для адиабатных условий можно считат«ь что в смесителе происходит дросселирование при Ь=сопз1).
По измеренной температуре и давлению за смесителем находят энтальпию, которую принимают за энтальпию на выходе из трубы й»м». Температуру за смесителем измеряют термопарами, помешаемыми в металлические гильзы (капилляры). Спай термопары должен иметь хороший тепловой контакт с гильзой (часто их приваривают к гильзе). Для уменыпения погрешностей измерения, связанных с отводом теплоты по гильзе, принимают меры, улучшающие теплообмен потока с гильзой: сужают проходное сечение для увеличения скорости потока, развивают поверхность контакта гильзы с потоком в месте расположения сная, по- мешая на конце гильзы «звездочки» из металлов с большой теплапроводностью. Энтальпию двухфазных парожидкостных потоков определяют по (8.90) — (8.92), Расходное массовое паросодержание при течении в круглой трубе постоянного диа- метра д к = — + — ~ — дг. (8.
95) Ьвх й 4 Р Чс г ршд .~ г с Если зависимостью г(г) вследствие изменения давления мол»но пренебречь, то при О« = соп51 й»х й' 4«)с х= + — [ — ), (8.96) г «нзг где й' — энтальпия жидкой фазы; г — теплота парообразования; рш —. массовая скорость. Для нсстацаонарнмх режимвв й находят из реп«ения системы уравнений дйж дйж 4ос ж дт дг ржд ' (8.97) 1 /~3о1 где ы = рю1рнд [1 = — ~ — ~ — козффио ( дТ 1р циеит объемного расширения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
