ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Экспериментальное исследование теплообмена при изменении теплового потока в условиях нагревания газа из "Нестационарный теплообмен " Целью эксиериментальных исследований нестационарной теплоотдачи является изучение зависимостей числа Ни от нестационарных граничных условий [8, 10, 20, 130, 131]. [c.99] Критерии типа (4.34) — (4.37) в отличие от критериев (1.37), (1.42), (1.45), (4.31) — (4.33) не зависят от давления газа в канале. Наиболее удачным для обобщения опытны.х данных из критериев типа (4.34) — (4.37) оказался критерий (4.34), который физически в некоторой степени характеризует соотно-щение между нестационарным изменением теплового потока тепла в радиальном направлении и конвективным потоко.м тепла в осевом направлении. [c.101] 2 показано, что неставдюнарная теплоотдача при турбулентном течении в каналах с постоянным расходом отличается от квазистациоиарной главным образом за счет наложения на конвективный теплообмен нестационарной теплопроводности и изменения порождения турбулентности. [c.101] Однако, как показывают расчеты, этот эффект на практике весьма мал и убывает с ростом числа Не, так как растет турбулентная теплопроводность в потоке. [c.101] Из анализа, приведенного в 1.2, следует, что при нестационарном изменении можно ожидать сильного влияния этой нестационарности на теплоодачу именно из-за существенного из.менения порождения турбулентности. Порождение турбулентности и, следовательно, турбулентная структура потока в нестационарных условиях отличаются от квазистациоиариых в основном из-за нестационарного изменения физических свойств и плотности около стенки в зоне уь 70. [c.101] Теоретически количественно оценить, как эти параметры влияют на теплоотдачу, пока не представляется возможным из-за отсутствия данных о турбулентной структуре потока. [c.101] Поэтому основным методом исследования в этих условиях является эксперимент. [c.102] Экспериментальная установка выполнена в виде разомкнутою контура, работающего на воздухе. Воздух из баллонов, пройдя редуктор, фильтр, диафрагму-расходомер, поступал на экспериментальный участок. С помощью сменных дросселей, установленных на выходе, изменялось давление воздуха на экспериментальном участке при заданном весовом расходе. Охлаждаемый водой змеевик, установленный перед дросселем, позволял поддерживать постоянный расход при изменении тепловыделения на экспериментальном участке. [c.103] Установка имела две рабочие трубки с разной толщиной стенок из стали Х18Н10Т. Внутренний диаметр первой трубки й = 5,39 мм, толщина стенки 6 = 0,30 мм, обогреваемая длина I = 1086 мм соответственно второй трубки й = 5,56 мм, 6 = = 0,22 мм I = 1076 мм. Нагревание трубок осуществляли непосредственно пропусканием по ним переменного тока низкого напряжения. Плавное изменение электрической нагрузки обеспечивали включением в схему магнитного усилителя. [c.103] В нестационарных режимах с помощью шлейфовых осциллографов регистрировали во времени температуру наружных стенок в семи сечениях по длине трубы, а также температуру потока на выходе из экспериментального участка, давление воздуха на в.ходе и выходе, падение напряжения и силу тока, проходящего через трубки. На трубке с б = 0,30 мм регистрировали температуру стенки в сечениях, отстоящих от начала обогрева на г/й = 16,7 44,5 72,3 100,5 137,5 156 и 184. Термопары хромель-алюмель с диаметром термоэлектродов 0,1 мм приваривали к трубке. На трубке с б = 0,22 мм термопары с диаметром термоэлектродов 0,05 и 0,1 мм приваривали в сечениях гЦ = 17,1 44 71 98 126 152 и 179. [c.103] Методика определения нестационарного коэффициента теплоотдачи изложена в гл. 3. Она обеспечивает достаточно высокую точность. Измерение нестационарной температуры стенки одновременно двумя термопарами с термоэлектро-дами разного диаметра позволило оценить их инерционность. [c.103] меньшением толщины стенки, как и при пабросе нагрузки,, время стабилизации температуры стенки падает. Если при сбросе нагрузки для трубы с б = 0,3 мм оно изменялось в пределах от 5 до 20 с, то для трубы с б = 0,22 мм от 1 до 12 с. [c.110] Для выяснения влияния давления на процесс нестационарного, теплообмена проведена серия опытов при одинаковых расходах и тепловых нагрузках, но разных давлениях. На рис. 4.13 (наброс нагрузки) и на рис. 4.15 (сброс) показано для двух пар таких режи.мов изменения и К. Нестационарные режимы с одинаковыми расходами газа и тепловыми нагрузками имеют практически одинаковые значения Г , и /С в одинаковые моменты времени независимо от давления газа. [c.110] Таким образом, нри заданном расходе газа изменение его давления не оказывает влияния на процесс нестационарного теплообмена, так же как п на процесс стационарного теплообмена. Поэтому для обобщения опытных данных по нестационарному теплообмену в качестве характеристики тепловой нестациоиарно-стн выбран критерий, не зависимый от давления. [c.110] Для обобщения опытных данных выбран критерий Krg, определенный по формуле (4.34). [c.110] Следовательно, как при набросе, так и при сбросе тепловой нагрузки, с увеличением числа Ке уменьшается влияние тепловой нестационарности на теплоотдачу, точнее, уменьшается относительное увеличение турбулентности за счет нестационарного теплового воздействия, ибо уровень турбулентности быстро растет с увеличением Ке. С ростом турбулентной теплопроводности также уменьшается относительный вклад переноса тепла за счет нестационарной теплопроводности. [c.112] Проведенные эксперименты подтверждают возможность расчета нестационарного теплообмена при различных соотношениях тепловых потоков в начальном и конечном стационарных режимах по ранее полученным соотношениям для полных набросов и сбросов с использованием критерия Кт , определенного по формуле (4.34). [c.117] Таким образом, зависимости (4.43) п (4.44) можно применять с использованием критерия Кт , определенного по формуле (4.34), при различных законах изменения теплового потока во времени. [c.120] Вернуться к основной статье