ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Обзор экспериментально-теоретических работ по контактному теплообмену из "Теплообмен в зоне контакта разъёмных и неразъёмных соединений " Для исследования применялась установка, схема которой приведена на рис. [c.12] В результате экспериментов было выявлено, что тепловая проводимость контакта прямо пропорциональна нагрузке и квадрату абсолютной температуры при одном и том же значении нагрузки. [c.13] В работе [Л. 15] считается что тепловая проводимость контакта определяется в осно аном передачей тепла через места непосредственного контакта при давлении в камере порядка 10 - мм рг. ст. В то же время отмечается, что и01выщение давления гелия до 10 мм рт. ст. повышает тепловую проводимость контакта при нагрузке р = 30-10 н1м в 3 раза. Это объясняется тем, что при давлении в камере 10 мм рт. ст. значительно увеличивается передача тепла через газовую прослойку. К сожалению, отсутствие данных по чистоте контактирующих поверхностей не дает возможности провести какие-либо сопоставления. [c.13] Формулы (1-3)—(1-36) показывают, что минимальные значения термических сопротивлений для контакта плоских шероховатых поверхностей будут иметь место при отсутствии волнистости и м акронеровностей. [c.14] Представляют интерес результаты раздельного опытного определения составляющих термического сопротивления, которые подтверждают приведенные положения. Кроме того, авторы детально объясняют физическую сущность процесса теплообмена в зоне контакта. Так повышение чистоты обработки контактных поверхностей, при которой снижается средняя высота микронеровностей, ведет к повышению проводимости среды, т. е. к возрастанию первого, постоянного, члена суммы двух слагаемых в формуле (1-3)). Вторая, переменная часть суммы выражения (1-3), представляющая проводимость фактического контакта и зависящая от нагрузки, оказывает меньшее влияние на сумму двух слагаемых, и зависимость R , = f(p) уменьшается. Установлено уменьшение зависимости термического сопротивления контакта от нагрузки при повышении теплопроводности межконтактной среды и снижении пластичности материала. [c.15] Проведенные исследования по снижению термического сопротивления контакта путем введения в зону контакта проклалок из мягких металлов (рис. 1-4) указывают на наибольший эффект, получаемый при использовании прокладок из олова. [c.15] Полученные в работах [Л. 14, 16—19] результаты имеют большое значение для понимания физики процесса передачи тепла через контактные соединения. Однако эти работы в общем ограничиваются рассмотрением исключительно плоских човерх-ностей с чистотой обработки а пределах 4—9-го классов. [c.16] Ориентация двух направлений на одной поверхности должна быть такой, чтобы при контакте они совпадали с соответствующими двумя направлениями на другой поверхности. Путем взаимного наложения полученных профилограмм не представляет оспбого труда определить б, гц и Т1 для данной контактной пары. [c.18] Для проверки этого метода авторы провели серию опытов на стандартной установке. Испытаниям подвергались образцы из арм-ко-железа и алюминия с ловерхио. стями, имеющими пирамидальные выступы. К образцам прикладывались нагрузки в диапазоне (6-ь 176) 10 /ж . [c.18] Результаты опытов подтвердили достоверность предлагаемой зависимости (1-6). Следует отметить, что указанный метод определения геометрических характеристик контактирующих поверхностей путем наложения профилограмм более приемлем для научных исследований по выявлению физики процесса контактного теплообмена, нежели для применения в широкой инженерной практике. [c.18] Экспериментальные раиоты Миллера [Л. 23—25], отвечающие запросам турбостроения, и Хижняка [Л. 26, 27] для нужд самолетостроения ставили перед собой цель заполнить ряд пробелов в экспериментальной части исследований по контактному теплообмену. [c.19] Работы Миллера включают постановку опытов на образцах из бронзы, дюраля, меди, стали 45, 1X13 в широком диапазоне классов чистоты обработки поверхностей (У2—У8) при усилиях сжатия до 4 900-10 н м . В зоне контакта использовались различные газовые среды воздух, углекислый газ, водород. Часть опытов проводилась в условиях глубокого вакуума. Для постановки опытов применялась обычная установка стержневого типа. Экспериментальные данные в основном подтверждают ранее выявленные положения по контактному теплообмену металлических поверхностей. [c.19] Термическое сапротивленпе контакта уменьшается с повышением теплопроводности контактирующих металлов, увеличением усилия сжатия образцов и повышением класса чистоты обработки поверхностей. Подтверждается также значительное увеличение термического сопротивления контакта в среде глубокого вакуума. [c.19] Основную роль в формировании термического сопротивления контакта автор приписывает явлению пластической деформации мягкого дметалла покрытия. Толщину покрытия рекомендуется выбирать в пределах, незначительно превышающих сумму средних высот микронеровностей контактных повфхностей. [c.20] Несмотря на обширный опытный материал, автор не делает попыток к его обобщению и выводу количественных зависимостей для расчета термического сопротивления контакта плоских поверхностей. Выдвигаемая же автором концепция о преобладающей роли газовой прослойки в передаче общего количества тепла через контактную зону преподносится без каких-либо доказательств. [c.20] Постановка экспериментов была осуществлена на опытной установке стержневого типа с некоторыми из.менениями конструктивного характера. В частности, приме, нялся одновременно контакт м -град/вт трех образцов, что позволило за один опыт снимать данные по двум контактным парам поверхностей. Автор рассматривает не равномерный (идеальный) контакт по всей номинальной площади, а действительный характер соприкосновения поверхностей деталей машин при этом он учитывает наличие даже при высокой чистоте обработки поверхностей различного рода неплоскопа-раллельностей, которые могут оказать существенное влияние на величину контактного сопротивления соединения. Опытные данные в виде зависимости термического контактного сопротивления от нагрузки яри наличии неплрскопараллельно-сти на контактных поверхностях представлены на рис. 1-11. [c.21] Из рассмотрения этих графиков следует, что общий характер зависимостей =/(/з) не отличается от зависимостей для контакта плоских поверхностей. [c.21] Определенный практический интерес представляет предложенный в работе [Л. 27] расчетный способ определения составляющих контактного термического сопротивления без постановки опытов в глубоком вакууме на специальных экспериментальных установках. [c.21] Наличие в выражении (1-8) величины бср без каких-либо рекомендаций ее определения мало оправдано и поэтому теряет смысл. Вся зависимость требует более детальной проверки и указания точных границ ее применения. [c.22] Бурное развитие реактивной авиации и космической техники в свою очередь поставило ряд вопросов по исследованию контактного теплообмена в конструкциях летательных аппаратов. Так, в целях поддержания температуры внутри аппарата в заданных пределах необходимо наметить соответствующие пути отвода тепла от охлаждаемого устройства на оболочку аппарата и затем в окружающую среду. Все это требует достаточно полного анализа возможных путей отвода тепла, которые в той нли иной мере определяются величиной термического сопротивления в зоне контакта соединений. Исследованию указанных вопросов посвящена работа Фрида и Костелло [Л. 28]. Авторы этой работы считают термическое сопротивление контакта своего рода поверхностным эффектом, который определяется физико-механическими свойствами межконтактной среды. Их взгляды на вопросы формирования фактической площади контакта аналогичны взглядам предыдущих исследователей этой проблемы и опираются в целом на теорию, разработанную Хольмом (Л. 29]. [c.22] Вернуться к основной статье