Способ оценки эффективности теплоотдачи поверхностей

Способ оценки эффективности теплоотдачи поверхностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к теплофизике. Цель изобретения - упрощение способа и повышение его информативности. Способ основывается на построении физической модели. Проводятся экспериментальные измерения на поверхности и в потоке. Дополнительно находят величину отношения теплопроводности к теплоемкости, а эффективность теплоотдачи определяют по зависимости K<SB POS="POST">A</SB>=F(K<SB POS="POST">N</SB>), сравнение проводят с эталонной функцией Y=0,01 X<SP POS="POST">2</SP> + 0,1375X + 0,035 рассчитанной при одинаковой величине числа Прандтля, например PR = 1, где X=LGK<SB POS="POST">N</SB>

Y=LGK<SB POS="POST">A</SB>

K<SB POS="POST">A</SB>=NUPR<SP POS="POST">-N</SP>(PR<SB POS="POST">ж</SB>/PR<SB POS="POST">ст</SB>)<SP POS="POST">-P</SP> безразмерный комплекс, характеризующий теплоотдачу

K<SB POS="POST">N</SB> - безразмерный комплекс, характеризующий затраты мощности на движение теплоносителя, который принимает вид: при естественной конвекции K<SB POS="POST">N</SB>=GβΔТ(λ(C<SB POS="POST">P</SB>)L<SP POS="POST">3</SP>/(ρ*98H<SP POS="POST">3</SP>)=GR/PR, при вынужденном движении K<SB POS="POST">N</SB>=W<SP POS="POST">2</SP>(λ/C<SB POS="POST">P</SB>)L<SP POS="POST">2</SP>/(ρ*98H<SP POS="POST">3</SP>)=RE<SP POS="POST">2</SP>/PR

L - определяющий размер, м

W - скорость теплоносителя, м/с

ρ - плотность, кг/м<SP POS="POST">3</SP>

ν - кинематическая вязкость, м<SP POS="POST">2</SP>/с

λ - теплопроводность, Вт/(м<SP POS="POST">.</SP>К)

C<SB POS="POST">P</SB> - теплоемкость, Дж/(кг<SP POS="POST">.</SP>К)

G - ускорение свободного падения, м/с<SP POS="POST">2</SP>

β - коэффициент объемного расширения, 1/К

ΔТ - разность между температурой стенки и теплоносителя, К

NU, PR, GR, RE - критерии Нуссельта, Прандтля, Грасгофа, Рейнольдса

N, P - показатели степени

ж, ст - параметры определены при температуре теплоносителя и поверхности соответственно. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 25/00

ГОСУД

ПО ИЗ

ПРИ ГК

К АВ (54) СП

ТЕПЛО (57) Иэ

Цель и повыш основы модели. мерени нитель теплоп тивност симост

Изо и может нии теп а также лообме ных вид

Цел и повы

На поясня

Сущ в отыск щих от (21) 44 (22) 22. (46) 23, (71) И энерге (72) В. (53) 53 (56) Ко менни — М.: Э

Бо физика ния, в воздух с.48,4

РСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

Т СССР

ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3399/31-25

4.88

1.90. Бюл, % 43 ститут физико-технических проблем ики АН ЛитССР . Закревский и Р. В. Улинскас .6(088.8) аленко Л.M„Ãëóøêîâ А.Ф. Теплооби с интенсификацией теплоотдачи. ергоатомиздат, 1986, с. 8, с. 39 — 47. ословский В,Н. Строительная тепло(теплофизические основы отоплентиляции и кондиционирования

), 2-е изд. — М,; Высшая школа, 1982, СОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТДАЧИ ПОВЕРХНОСТЕЙ бретение относится к теплофизике. обретения — упрощение способа и ние его информативности. Способ ается на построении физической

Проводятся экспериментальные изна поверхности и вп,отоке. Дополо находят величину отношения оводности к теплоемкости, а эффектеплоотдачи определяют по завиКа= (К1ч)., Сравнение проводят с ретение относится к теплофизике быть использова.но при исследова.ообмена в потоках теплоносителя, для сравнения эффективности тепных устройств, применяемых в раэх техники и технологии. изобретения — упрощение способа ение его информативности. ртеже показана зависимость К, = f (К1ч ), щая предлагаемый способ. ство данного способа заключается нии новых комплексов, выражаю ошение масштабов мощности эталонной функцией у = 0,01 х + 0,1375х +

0,035, рассчитанной при одинаковой величине числа Прандтля, например Р, = 1, где х = — (9 К 1ч: у = tg К .

; Kà = йиРгж" (Ргж/Ргст) р ;безразмерный комплекс, характеризующий теплоотдачу; К1ч — безразмерный комплекс, характеризующий затраты мощности на движение теплоносителя, который прини. мает вид: при естественной конвекции

К1ч = gфй (L cp)! фаз) = Grt Pr, при вынужденном движении

Кй = указ(Ъср)! 2 (ppз ) = Г1е 2/Рг; I — определяющий размер, м; w — скорость теплоносителя, м/с;p — протность, кг/м з кинематическая вязкость, м2/с; Л вЂ” теплопроводность, Вт/м К; Ср — теплоемкость, Дж/кг K; g — ускорение свободного падения, м/с; Р— коэффициент расширения.

2, 1/К; Л т — разность между температурой стенки и теплоносителя,К; Nu,Pr,Gr,Re, критерии Нуссельта, Прандтля, Грасгофа, Рейнольдса; и, р — показатели степени; ж, ст — параметры определены при температуре теплоносителя и поверхности соответственно. 1 ил.

6гlРг и Re IРг. Расчетным путем получе2 но, что функции Q=f(Q) при естественной и вынужденной конвекции для плоских и криволинейных поверхностей совпадают.

Создается одна эталонная зависимость для оценки поверхностей при естественной и вынужденном движении, Расширено функционал ьное понятие па ра метра Л/Cp . П ри

Рн=1Ъ Ср =,и .Импульсы от механического и теплового воздействий одинаковы. В общем случае 1Ср =pa, следовательно, pv =p3, т,е. массовая диффузия при тепло1608533 вом и механическом воздействии равна по величине.

Зависимость К =f(Кн,) для естесвенной и вынужденной конвекции отображается в одних и тех же координатах, В известном способе приводится двойная шкала, так как величины Re u Gr не являются сопоставимыми. Величины Re u Gr представляют отношения масштабов мощности, их можно откладывать на одной шкале.

Отношение Re u Gr применяется при исследовании процессов смешанной конвекции. При одинаковой величине Pr отношение Re /Gr = К д/К й" (К и — число мощности при вынужденной конвекции,К q — то же, при естественной конвек11 ции), Закономерность К, = 1(К N ) показывает, что при одинаковой величине числа мощности, независимо какого происхождения, под действием разности температур или от внешнего источника механического движения и при одинаковой величине Рг величины теплоотдачи получаются одинаковыми.

На чертеже показана эталонная зависимость Ka = f (KN ) для плоской и криволи нейной поверхностей типа трубы, пучка труб, пластин, представленная квадратичным многочленном по уравнению где у = 0,01х + 0,1375х + 0,035, x=lg KN, y=lg К,.

Оценка эффективности проводится следующим образом: изготавливается модель,,проводятся эксперименты, обобщаются данные, полученные результаты сравниваются с эталонной зависимостью. При обнаружении отклонений от данных эталонной зависимости выявляются причины их появления.

В результате применения способа сокращается количество экспериментов и их продолжительность при выявлении из множества повеохностей эффективных за счет уменьшения обследуемых экспериментальных точек, повышается точность измерений и сокращается количество получаемых и анализируемых уравнений.

По сравнению с известным способом получена единая закономерность для естественной конвекции и вынужденного движения, отражающая связь между величинами переданного тепла и затратами мощности на обеспечение этой передачи.

Количественное отношение не зависит от качественной стороны источника энергии, а

5 определяется числом мощности.

Формула изобретения

Способ оценки эффективности теплоотдачи поверхностей, включающий измере10 ние температуры стенки поверхности и теплоносителя, определения плотности, вязкости и теплофизических параметров теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и повыше15 ния его информативности, дополнительно определяют величину отношения теплопроводности к теплоемкости, а эффективность теплоотдачи определяют при сравнении зависимости К, = т (К и ) с эталонной функцией у = 0,01 x + 0,1375 х + 0,035,, рассчитанной при одинаковой величине числа Прандтля, например Pr = 1, где

X = lg KN Y = lg Ka i

К, = Nu Рн,с " (Рн / Ргст) Р— безРазмеРный комплекс, характеризующий теплбот дачу; Ки — безразмерный комплекс, .характеризующий затраты мощности на движение теплоносителя, который принимает вид при естественной конвекции

Км=-gPAt (Л/Ср) I /(pv ) =Gr/Pr, при вынужденном движении

К = 2; (Л/Ср) 2/(Pgç) = Re2/Рг где 1 — определяющий размер. м;

w — скорость теплоносителя, м / с;

2 р — плотность, кг/м;

3.

v — кинематическая вязкость, м /с;

Л- теплопроводность, Вт/мК;

Ср — теплоемкость, Дж/кгК

g — ускорение свободного падения,, м/с

P — коэффициент объемного расширения, 1/К;

A t — разность между температурой стенки и теплоносителя, К;

Nu,Ðã,Gr,Re — критерии Нуссельта, Прандтля, Грасгофа, Рейнольдса;

50 n, p — показатели степени; ж, ст — параметры, определены при температуре теплоносителя и повехности соответственно, 1608533

Составитель В.Филатова

Техред М.Моргентал Корректор Л,Бескид

Реда тор И.Горная

Зака

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

3611 Тираж 495 Подписное

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5