ИТАЭ ТФ-10 7 семестр / ЭТМО / ЭТМО(л)

ЭТМО (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:

1. Перенос тепла излучением:

2. Конструктивной теплопроводности.

3. Влияние диссипации кинетической энергии . Поток тормозится на датчик, повышая при этом температуру.

4. 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)

1. По трубке Пито

   1. Не сжимаемая жидкость

   2. Сжимаемый газ (М<1)

   3. Сжимаемый газ (M>1)

2. 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.

3. 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.

4. 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

1. Работают при частотах (20-30 кГц)

2. Объёмная измерение. ЛДА (150*150*3200) мкм, ТА (10*10*2000) мкм

3. Калибровка. ЛДА не требует, ТА требует

4. Зависимость скорости. ЛДА линейная, ТА нелинейная

5. Возмущение. ЛДА не вызывает, ТА вызывает

6. Недостатки. ЛДА работает только в прозрачных средах с метками

7. 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:

1. процесс. (кипение, конденсация, конвективный теплообмен)

2. Вид контура (замкнутый и открытый)

3. 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

1. Контур (Замкнутый, разомкнутый)

2. Время действия (непрерывный, кратковременный)

3. Конструкция рабочей части (закрытый, открытый)

4. Размеры рабочей части (натуральный, модельный)

5. Уровень давления (высокого, низкого, переменного)

6. Число Маха (до звуковые, около звуковые, сверхзвуковые, гиперзвуковые)