Способ изготовления моделей из сублимирующих веществ для определения коэффициентов теплоотдачи

Способ изготовления моделей из сублимирующих веществ для определения коэффициентов теплоотдачи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области термометрии предназначено для определения локальных коэффициентов теплоотдачи в газовых средах объектов сложной формы. Цель изобретения - повышение точности измерения коэффициентов теплоотдачи. В способе изготовления моделей из сублим11рованных веществ для определения коэффииднентов теплоотдачи измельчают вещества и прессуют из полученного порошка модели заданной формы. Процесс измельчения проводят в среде жидкого азота, исходное количество которого в 1,3-1,5 раза превышает количество вещества, путем перемешивания до полного испарения азота. При формировании готовой модели в нее одновременно запрессовьгоают металлический опорньш стержень, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4246106/31-25 (22) 19.05.87 (46) 30.03 ° 89. Бюл. N - 12 (72) Е.П.Дыбан, Н.И.Жила, В.Д.Мельник и Э.Я.Эпик (53) 536.6 (088.8) (56) Neal В.Н. The development of

the fhin film naphtalene ваяя transfer analogue technigue for the direct measurement of heat transfer .colfficiånts. — Int J. Heat and

Mass Transter, 1975, vol. 18, N 4, р. 559-567.

Юнона Л.Е. Использование метода аналогии процессов тепло- и массопереноса для исследования теплообмена в усложненных условиях. — Тепломассообмен и теплофизические свойства веществ. Новосибирск, 1982, с. 22-26.

Изобретение относится к термометрии, предназначено для определения локальных коэффициентов теплоотдачи в газовых средах объектов сложной формы и может быть использовано в энергетическом машиностроении, холодильной технике, электронной ггромьпыленности и др.

Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициентов теплоотдачи объектов сложной формы в газовых средах.

В отличие от известного способа предлагаемый способ обеспечивает

„„Я0„„14694О7 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ИЗ 1

1СУБЛИМИРУЮЦИХ BEigECTB ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕ

НИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ (57) Изобретение относится к области термометрии, предназначено для определения локальных коэффициентов теплоотдачи в газовых средах объектов сложной формы. Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициентов тегчоотдачи. B способе изготовления мопелей из сублимированных веществ для определения коэффициентов теплоотдачи измельчают вещества и прессуют из полученного порошка модели заданной формы. Процесс измельчения проводят в среде жидкого азота, исходное количество которого в 1,3-1,5 раза превышает количество вещества, путем перемешивания до полного испарения азота.

При формировании готовой модели в нее одновременно запрессовывают металлический опорный стержень. 1 ил.

2 практически 100Х-ную оцнородность порошкообразной массы вещества, что позволяет повысить точность измере.— ния коэффициентов теплоотдачи на Моделях, выполненных из такого вещества.

На точность измеренйя коэффициентов теплоотдачи методом аналогии переноса теплоты и массы путем сублимации вещества в воздухе оказывают влияние ошибки пространственного позиционирования модели, обусловленные снятием и последующей установкой ее на координатном столе профилографа

146940 после ее продувки в воздушном потоке.

Так как в результате продувки происходит изменение формы и размеров модели вследствие сублимации то проУ

5 странственное позиционирование ее, в точности соответствующее положению на координатном столе до продувки, невозможно.

Запрессовка в модель металлической опорной поверхности согласно предлагаемому способу обеспечивает точное и;:огократное пространственное

1 позиционирование модели независимо от изменения ее формы и размеров в процессе продувки воздухом, что исключает ошибку позиционирования, влияющего на точность измерения коэффициента теплоотдачи.

На чертеже представлена готовая модель с запрессованной опорной поверхностью.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Перед началом прессования сублимирующее веществ помещают в открытый сверху сосуд из материала с малой теплопроводностью, заливают жидким азотом, количество которого в 1,3-1,5 раза превышает количество сублимирующего gp вещества. В процессе механического перемешивания происходит смачивание жидким азотом всего количества сублимирующего вещества, при этом происходит интенсивное испарение азота.

В момент полного испарения азота при указанном соотношении компонентов происходит полное превращение вещества в однородную порошковую массу без комкообразных включений.

Полученный порошок засыпают в матрицу требуемой формы, в специальное посадочное место которой предварительно вставляют металлическую опорную поверхность 1. С помощью

45 пуансона путем изобарического прессования получают готовую модель 2, выдерживая ее под давлением 100120 кг/см в течение 3-5 мин. Затем модель вынимают из матрицы.

Описанный способ позволяет получить модели однородной структуры с поверхностью, соответствующей 9

10 классу чистоты, не требующей дальнейшей чистоты обработки.

Была проведена серия экспериментов, целью которых являлась проверка точности определения локальных коэффициентов теплоотдачи при осущест.

7 4 влении измельчения (дробления) сублимирующего вещества (нафталина) предлагаемым способом по сравнению со способом-прототипом, для чего путем изобарического прессования были изготовлены три нафталиновые призмы размером 12 х 12,5 х 2,5 мм каждая. Причем первая призма была изготовлена из порошка нафталина, подвергавшегося неполному измельчению, механическим путем, вторая из порошка нафталина, подвергавшегося максимально возможному измельчению механическим путем; третья — из порошка нафталина, подвергшегося измельчению по предлагаемому способу.

Степень однородности поверхностей изготовленных призм определяли алмазной пирамидой при вершине 136 микротвердомером ПМТ-3 в десяти одноименных точках на лобовой грани каждой призмы.

Как показали результаты измерений, на первой призме в двух точках твердость равна 285 кг/мм2; в трех точках 265 кг/мм ; в одной точке

280 кг/мм ; в трех точках 268 кг/мм ; в одной точке вЂ, 272 кг/мм2 .

На второй призме в двух точках твердость равна 378 кг/мм2; в двух точках 274 кг/мм ; в трех точках—

268 кг/мм2, в одной точке — 270 кг/мм, в одной точке — 272 кг/мм .

На третьей призме во всех измеренных точках твердость практически одинакова и равна 270 кг/мм2 .

Затем три призмы были продуты потоком воздуха со скоростью 15 м/с в течение 25 мин в аэродинамической трубе открытого типа.

Локальный массоунос измеряли индикатором часового типа с точностью

0,5 10 мм на лобовой грани призмы, ширина которой составляла 12 мм.

Измерение массоуноса производили в точках на лобовых гранях, отстоящих на расстояние 0,4; 1,2; 2,07;

3 6; 5 3; 6 7; 8 4; 9 7 и 10 8 мм от левой боковой грани призмы по потоку воздуха.

Жидкий азот выбран в качестве второго компонента потому, что при перемешивании при низкой температуре (t = -196 С) практически отсутствует процесс сублимации веществ, свяаанный с выделением и образованием ядовитых и легковоспламеняющихся паров

5 1 сублимирующих веществ, жидкий азот обладает рядом преимуществ по сравнению с другими ожиженными газами, например по сравнению с СО2 имеет более низкую температуру кипения (в

3 раза), обеспечивающую более высокую степень хрупкости широкого спект ра сублимирующих веществ (нафтол, нафталин, нафтохонон и др.), обладает химической и биологической инертностью, безопасностью для работающего персонала, а по сравнению с жидким водородом имеет стабильную температуру в жидком состоянии (температура жидкого водорода претерпевает значительные колебания, что отрицательно сказывается на процессе измельчения), обладает химической и биологической инертностью, безопасностью для работающего персонала.

При растворении сублимирующих веществ в бензоле, этиловом эфире, хлороформе и др. органических растворителях происходит интенсивный процесс сублимации веществ, а после . полного испарения органических растворителей сублимирующее вещество представляет собой застывшую (твердую) массу, которая опять требует измельчения.

С физической точки зрения жидкий азот воздействует на сублимирующее вещество как холодильный . агент, охлаждая и замораживая его до температуры †1 С, при которой сублимирующее вещество становится весьма хрупким. При перемешивании сублимирующего вещества в среде жидкого азота (по сути, при растирании его) происходит полное превращение сублимирующего вещества в однородную массу, а после полного испарения азота - в порошок.

Как отмечалось выше, возможно использование и другого вещества (например, СО и Н в жидких формах) .

Критерием выбора служит доступность для промышленного использования, а также более низкая и стабильная тем= пература кипения агента, которая определяет степень диспергирования веществ. Например, температура кипения СО1 недостаточна для получения однородности по форме и размеру (монодисперсности) частиц нафталина.

Так, при обработке жидкой фазой СО нафталина получается разнодисперсный порошок с диаметром частиц 30469407 6

300 мкм и выше, при обработке нафталина жидким водородом — порошок с диаметром частиц 3-100 мкм, а при обработке нафталина жидким азотом— порошок с диаметром частиц 3-5 мкм.

При исследовании различных соотношений сублимирующих веществ (антрацен, фталинин, нафтохинон, нафтол, нафталин) и жидкого азота после полного испарения последнего измеряли объемы получаемых порошков сублимирующих веществ и затем соотносили к ранее измеренному объему жидкого азота. Для каждого сублимирующего вещества находили оптимальное соотношение объемов сублимирующего вещества и жидкого азота ° Критерием оптимальности при этом является максимально возможное измельчение, характеризуемое диаметром полученных частиц (измеряют с помощью оптического микроскопа) в среде жидкого азота исследуемого сублимирующего вещества.

Выли испытаны опорные поверхности из пластмассы, дерева, различных металлов (медь, алюминий, сталь) .

Пластмасса и дерево повреждаются и разрушаются при давлении <40 ????>

Результаты экспериментов показали, что при прочих равных условиях, имевших место при проведении экспериментов с призмами, отклонения значений коэффициентов локальной теплоотдачи в одних и тех же точках исследуемых призм определялись различной степенью измельчения порошка нафталина, причем чем ниже степень измельчения порошка и, .соответственно, выше неоднородность структуры, тем больше отклойение величин коэффициентов массоотдачи, и наоборот.

Следовательно, чем вьппе степень измельчения порошка, тем однороднее структура получаемой модели и тем

14694Î7

Формула из обретения

Способ изготовления моделей из сублимирующих веществ для определения коэффициентов теплоотдачи, вклю15

Составитель В.Филатова

Редактор Л.Веселовская Техред М.Дидык Корректор A,Îáðó÷àð

Заказ 1352/49 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Гагарина,101 выше точность определения коэффициентов теплоотдачи. Повышение точности измерения локальных коэффициентов теплоотдачи тел сложной формы, обтекаемых газовым потоком, в частности элементов радиоэлектронных аппаратов (микросхем, транзисторов, диодов и т.п.), позволит оптимизировать системы охлаждения их путем регулирования мощности вентиляторов, т.е. затрат электроэнергии. чающий измельчение вещества с последующим изобарическим прессованием из полученного порошка моделей заданной формы, о т л и ч а ю щ и й-. с я тем, что, с целью повышения точности измерения коэффициентов теплоотдачи объектов сложной формы в газовых средах, процесс измельчения проводят в среде жидкого азота, исходное количество которого в 1,3-1,5 раза превышает количество вещества путем перемешивания до полного испарения азота, а при формировании готовой модели в нее одновременно запрессовывают металлический опорный стержень.