ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Г-- - - т-п ЧАСТЬ ВТОРАЯ КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ОДНОФАЗНОЙ СРЕДЕ Глава четвертая. Основные положения конвективного теплообмена из "Теплопередача " К числу экспериментальных методов исследования процессов теплопроводности относится метод аналогий. В методе аналогий исследование тепловых явлений заменяется изучением аналогичных явлений, так как часто их экспериментальное исследование оказывается проще осуществить, чем непосредственное исследование тепловых процессов. [c.113] Сходство аналогичных явлений состоит в одинаковом характере протекания всех процессов. Математически аналогичные явления описываются формально одинаковыми дифференциальными уравнениями и условиями однозначности. Однако физическое содержание и размерность входящих в них величин различны [Л. 158, 269, 276]. [c.113] Для установления количественной связи между аналогичными физическими величинами (аналогами) математические описания приводятся к безразмерной форме. Для этого в качестве масштаба для температурного напора можно принять некоторую величину —Д/о для электрического потенциала — Дыо, для линейных размеров — сходственные линейные отрезки ю и 4о. Индексы т и э по-прежнему отличают величины, относящиеся к тепловым и электрическим явлениям. [c.114] Тождественность приведенных уравнений имеет место при любом выборе сходственных масштабов для температуры и электрического потенциала. [c.114] Соотношение (3-128) показывает, что при указанных условиях распределение температуры и электрического потенциала является подобным, т. е. имеет место аналогия. [c.115] Сэ — электрическая емкость на единицу длины. [c.115] Эти величины, как и коэффициент температуропроводности, не должны зависеть от температуры. [c.115] Следовательно, теплоемкости в модели могут быть воспроизведены соответствующими электрическими емкостями. [c.116] Рассмотрим примеры осуществления приведенных математических предпосылок на электрических моделях. [c.116] В качестве такого материала может применяться как твердое электропроводящее тело, так и жидкий электролит. [c.116] Модели этой группы называются моделями с непрерывными параметрами процессов. Наряду с ними применяются электрические модели с сосредоточенными параметрами процесса. В них тепловые системы заменяются моделирующими электрическими цепями. Свойства исследуемой тепловой системы сосредоточиваются в отдельных узловых точках, расположенных вдоль электрических цепей. Электрические модели с сосредоточенными параметрами применяются для наиболее сложных явлений. [c.116] Для изготовления моделей с непрерывными параметрами используются тонкие листовые электропроводящие материалы или электропроводящие слои, нанесенные на стеклянные или какие-либо другие пластинки, из которых вырезается плоский образец, воспроизводящий геометрию исследуемой те1пловой области. [c.116] На рис. Э-33 показана модель угла стены здания, состоящей из двух слоев разной толщины, характеризующихся разными коэффициентами теплопроводности. Электрическая модель также должна иметь разную толщину слоев и разную их электропроводность. Если теплопроводность внутреннего слоя, например, меньше, чем внешнего, то тогдд его электрическое сопротивление соответственно увеличивается за счет квадратных отверстий, сделанных в этом слое, или за счет применения электропроводящих листов с большим удельным электрическим сопротивлением. Отсутствие контактного сопротивления между слоями воспроизводится плотным их соединением. Постоянство электрических свойств проводящего листа обеспечивается применением соответствующих материалов. [c.116] Согласно аналогии напряжение в любой тйчке электрической модели соответствует температуре в той же точке тёпловой системы. Для измерения напряжения используется контактный зонд с нулевым прибором. Отсчет может быть произведен от напряжения в какой-нибудь точке. Этим нулевым напряжением может быть, например, его величина во внутреннем электроде. Температурное поле внутри угла, полученное на описанной электрической модели, представлено на рис. 3-34. На нем нанесены изотермы, которые в модели были имитированы эквипотенциальными линиями. [c.117] Получить указанное распределение температуры непосредственными измерениями температур практически весьма затруднительно. Такие измерения потребовали бы закладки значительного количества термопар, наличие которых существенно изменило бы действительное распределение температуры. Кроме того, этот путь отличается значительной трудоемкостью. [c.117] Рассмотрим электрическую модель с сосредоточенными параметрами, осуществляемую в виде моделирующей электрической цепи. В этом случае исследуемая тепл.овая область делится на- ряд элементарных объемов. Тем самым исходные дифференциальные уравнения и уравнения, описывающие условия однозначности, заменяются уравнениями в конечных разностях. Соответствующая моделирующая электрическая цепь представляется в виде отдельных электрических сопротивлений, имитирующих свойства элементов тепловой области. [c.117] Таким образом, тепловая область, поделенная на несколько элементарных объемов, заменяется электрическим контуром, состоящим из соответствующих сосредоточенных параметров цепи, которые соединяются последовательно. [c.117] На рис. 3-35 показана для турбинной лопатки ее проволочная модель-аналог. Проволочная модель выполняется в виде квадратной сетки в определенном масштабе. В качестве проволоки может быть использован калиброванный реостатный провод диаметром 0,4—0,5 мм. Проволочная сетка предварительно натягивается на шаблон, имеющий форму турбинной лопатки, а потом соединяется точечной сваркой в ме стах пересечения проволоки. Значения электрических сопротивлений подбираются так, чтобы они соответствовали термическим сопротивлениям элементов моделируемой тепловой системы, т. е. лопатки. [c.117] На рис. 3-36 нанесено полученное распределение температуры по сечению турбинной лопатки. [c.118] Вернуться к основной статье