ИТАЭ ТФ-10 7 семестр / ЭТМО / ЭТМО(л)
.docxЭТМО (7 семестр)
ТМО – изучает механизмы переноса тепла и массы; создание методов инженерных расчётов тепловых систем: тепловые поля, тепловые потоки.
Измерение температуры стенки общие принципы: минимальный размер датчика, нельзя выводить датчик через рабочую жидкость, обеспечить хороший контакт датчик – стенка, провода датчика нужно выводить по изотермам.
Статические методы определение коэффициента теплоотдачи
Прямой обогреве в трубе – по-простому берется обыкновенная труба, подключается к ней 2 электрода и подаются напряжение, из-за чего труба начинает нагреваться, в общих случаи .
Косвенный обогрев в трубы – по-простому тоже самое что и прямом обогреве, различие что электроды подключаются к изоляции, а труба нагревается при помощи самой изоляции.
Использование вспомогательной жидкости – в общем случаи это, когда у нас труба, которая находится другая труба, в одной из этих труб течет рабочая жидкость, в другой охлаждающая(нагревающая) жидкость. В этом методе различают направление жидкостей в одну сторону прямоток, разную противоток.
Метод толстостенной трубы - …?
Внешнее обтекание пластины – если вдруг мы будем измерять температуру внешнего потока на пластины, мы заведомо получим большую температуры из-за торможение потока на датчик, поправка выглядит следующим образом
Определение температуры жидкости в жидких металлах – При использование обыкновенной выражение средней массовый температуры, получаем заведомо заниженную оценку, температуры жидкости трубе из-за очень низких значений Пекле.
Определение температуры жидкости в химических реагирующих элементов – в химических элементов у которых приходит переход из одного вещества в другой при определенных температурах происходит экстремума теплоемкости, что заставляет рассчитывать через энтальпию. Также происходит разновидности по временам этого перехода (τ) и через сколько пройдет жидкость эту трубу (t).
Метод Вильсина – основывается на том, что например имеется некая труба где коэффициенты теплоотдачи внешнего и внутреннего потоков примерно равны между собой, далее мы заменяем ее на произведение некого коэффициента и функции зависящей от свойств жидкости в потоке, после всех упрощений получаем линейную зависимость, определяя эти коэффициенты.
Нестационарные методы определение коэффициента теплоотдачи
Метод использование регулярного теплового режима охлаждений тел - …?
Метод 2 точек – основывается на том что мы измеряем в 2 точках температуры
Определение на ударных трубах - …?
Измерение коэффициентов трение
Метод плавающего элемента – основан на том, что при внешнем обтекании вставляется датчик в измеряемое тело для определение силы трение, для этого требуется сделать отверстие в измеряемом теле и вставить его, причем датчик не должен быть выпирать или углублен тела.
Метод использование поверхностных насадков – этот основан на том, что на поверхности тела делают неровность в 2 раза меньше чем толщина пограничного слоя, измеряют давление перед преградой и после.
Метод планки выступа – этот метод рассчитано для ламинарного потока, принцип работы тот же самый что и прошлый
Метод Престона – этот метод рассчитано для турбулентного потока, принцип работы для измерении перепада давление используется трубка Пито (Престона).
Измерение сопротивление в трубах
В общих случаях перепад давление обусловлен пропускание жидкости, наличие градиента средних скоростей по площади сечению и действия силы тяжести.
Метод 2 перепадов – Имеется некая труба расположенная вертикально () где в начале мы подводим тепло, в другой части мы полностью ее изолируем от потерь, нам известны температура входа, выхода, перепады давление и геометрия.
Зондирование
Размер датчика
Вовремя измерение полей температуры основными источниками погрешностями являются:
-
Перенос тепла излучением:
-
Конструктивной теплопроводности.
-
Влияние диссипации кинетической энергии . Поток тормозится на датчик, повышая при этом температуру.
-
Нагрев датчика измерительным током.
Измерение полей давления
Основные источники погрешности: вязкость, наличие поперечного градиента скорости, влияние близости стенки, размер зонда, угол наклона зонда (что типа нельзя идеально по течению направить его)
-
По трубке Пито
-
Не сжимаемая жидкость
-
Сжимаемый газ (М<1)
-
Сжимаемый газ (M>1)
-
-
По термоанемометра
Термоанемометра – представляет прямую аналогию с терморезистором, только обратную. Он используется для того, чтобы сохранять постоянную температуру стенки подействием набегающего потока, стенка охлаждается и как следствие сопротивление поменялось. Обычно с этим устройством определяют зависимость I(u) или U(u) при постоянном 3 переменной, зная эту зависимость его используют уже в исследуемом потоке.
-
По двухкомпонентным волокно оптическим измерительным преобразователем скорости (ДВОИПС)
ДВОИПС – это устройство представляющий собой конструкцию из 3 трубок, одна из них это источник света, 2 других приемники. При разных скоростей потока поедаемого света на приемниках отличается, благодаря которому и строиться зависимость скорости потока. Большая проблематичность при наличие градиента температуры.
-
Бесконтактные методы. Для реализации их требуется ввести метки (троссера)
PIV – метод основанный на высоко скоростной сьемки, зная размер снимаемой области, времени и траектории метки находим скорость
Метод времени пролета – имеется 2 датчика, после прохождение через датчик частицы включается время, после прохождение 2 датчика отключается. Зная время и расстояние, определяется средняя скорость.
Метод лазерной Доплеровской анемометрии (ЛДА) – у нас имеется никакая прозрачная среда, источник излучение, который разделяется на 2 вида неизменная и под действием потока, который попадает в детектор. В итоге получим, что в детектор поступает 2 различных частоты, которые он фиксирует, с помощью этого и определяют скорость. θ – угол между не измененным лучом и до потока, это скорость перпендикулярная . (+) не вызывает возмущение, линейная зависимость, не нуждается в тарировке. (-) прозрачная среда, плохо работает при наличие градиента температуры.
Сравнение методов ЛДА и ТА
-
Работают при частотах (20-30 кГц)
-
Объёмная измерение. ЛДА (150*150*3200) мкм, ТА (10*10*2000) мкм
-
Калибровка. ЛДА не требует, ТА требует
-
Зависимость скорости. ЛДА линейная, ТА нелинейная
-
Возмущение. ЛДА не вызывает, ТА вызывает
-
Недостатки. ЛДА работает только в прозрачных средах с метками
-
Точность методов 1-2 %.
Диффузионная тепловая аналогия (ДТА)
Заключается в том что уравнение энергии и диффузии выглядят одинакова, а это означает что коэффициент температуры проводности и диффузии одинаковые, что означает (Nu=Sh)
Экспериментальные установки
Классификация:
-
процесс. (кипение, конденсация, конвективный теплообмен)
-
Вид контура (замкнутый и открытый)
-
Тип задачи. (Внешняя и внутренняя)
Обычно используется для исследовании теплообмена в трубах следующие элементы. Опытный участок, теплообменник, насос, расходомер, охлаждение.
Аэродинамическая труба используется для исследования внешнего обтекание.
Классификация
-
Контур (Замкнутый, разомкнутый)
-
Время действия (непрерывный, кратковременный)
-
Конструкция рабочей части (закрытый, открытый)
-
Размеры рабочей части (натуральный, модельный)
-
Уровень давления (высокого, низкого, переменного)
-
Число Маха (до звуковые, около звуковые, сверхзвуковые, гиперзвуковые)