Критериальном уравнении

и критериального уравнения конвективного теплообмена однофазного охладителя в пористых металлах

причем здесь интенсивность объемного теплообмена йуц в первом приближении может быть рассчитана с помощью критериального уравнения (6.2) для однофазного парового участка. Замыкается задача уравнением неразрывности

* Конкретный вид критериального уравнения вследствие интенсификации теплообмена за счет турбулентного перемешивания жидкости будет иным.

8. Как на основании экспериментов определяется вид критериального уравнения?

Средний коэффициент теплоотдачи определяется по уравнению (5-9). Тепловой поток определяется по массовому расходу и изменению температуры воды. Опытная установка позволяет получить скорости в интервале от 1,5 до 9 м/сек и числа Рсйнольдса до 40- 104. В описанных опытах температуры жидкости и стенки находились в пределах от 30 до 70° С, температурные напоры между стенкой и водой — и пределах от 8 до 30° С. Обработка опытных данных может быть произведена в форме критериального уравнения (5-29).

Уравнение (12-15) является примером критериального уравнения.

Число v/a=Pr — число Прандтля жидкости. Число /*//= =
В Институте машиноведения нами проведены испытания стали ТС при температуре 550° С в условиях мягкого и жесткого нагружения без выдержек и с выдержками 1 и 5 мин, а также испытания на ползучесть и длительную пластичность. Как показывает обработка экспериментальных данных, и для этой стали использование критериального уравнения в форме (1.2.8), (1.2.9) дает вполне удовлетворительные результаты (рис. 1.2.5, точки 1). Подобные данные получены в работе [23] на аналогичной ТС стали перлитного класса 15Х1М1Ф при 565° С и длительностях выдержки 5 и 50 мин (рис. 1.2.5, точки 2).

указанных данных оценка повреждений производится с использованием критериального уравнения длительной малоцикловой прочности в форме (1.2.8).

В свою очередь, коэффициент теплоотдачи определяется из критериального уравнения Э.Р. Карасиной для трубчаторебристых поверхностей с, шахматным расположением труб:

Необходимая информация о полях напряжений и деформаций в этом случае получена по-ляризациоино-оптическим методом при нагружении элемента по схеме, показанной на рис. 6, в, а о характере напряженности материала в опасных зонах дает представление вид полос на рис. 6, г. Анализ данных о напряженности опасных зон, представленных на рис. 7 и полученных при варьировании основных параметров конструктивного х и R элемента подтверждает высокую напряженность в зонах наблюдаемого разрушения RA и RB и возможность его трансформации из одной зоны в другую при изменении условий нагружения (параметр х), имитирующих реальный перекос фланцевых элементов телескопического соединения. Проведены многоплановые испытания при 650 °С на малоцикловую усталость: конструкционного материала (сталь ЭП-696А) в условиях жесткого и мягкого режимов нагружения (рис. 8, Б), модельных элементов (рис. 8, Д), вырезанных из полукольца реальной детали (по схеме нагружения на рис. 5, в) с имитацией реальной нагруженности. Изменением условий нагружения удалось смоделировать характерные зоны разрушения хвостовика полукольца (рис. 8, Д; кривые б, в) в зависимости от условий нагружения (параметра х), при этом долговечность, как видно, отличается на порядок. Анализ изломов деталей в эксплуатации и модельного элемента после малоцикловых испытаний, а также стабильность циклических свойств материала (рис. 8, В) позволяют предположить, что в зонах разрушения реализуется близкий к жесткому режим деформирования, в связи с чем при расчете долговечности модельного элемента и детали можно ограничиться первым слагаемым критериального уравнения (1). Расчеты местных максимальных деформаций в зонах разрушения по МКЭ и уравнению (4) дают достаточно близкие значения в зависимости от величины и расположения погонной нагрузки q (рис. 8, Г), а расчетные кривые усталости близко соответствуют экспериментальным (рис. 8,Д), при этом лучшее соответствие дает расчет с использованием данных МКЭ. Сопоставление расчетной и экспериментальной долговечностей для модельного элемента (рис. 8, А, точки 3—б) и детали (рис. 8, А; точка 7) при

1. Отсутствие единства в выборе характерного размера для числа Re при расчете критериев. Из табл. 2.4 следует, что для этого использованы параметр /3/а, средний диаметр частиц исходного порошка d4, средний размер пор dn и т. д. Ранее отмечалось, что характерный размер /3/а играет особую роль в определении режима течения в пористой структуре. Это очень важно, так как можно ожидать, что изменение режима движения охладителя окажет влияние на значение показателя степени в критериальном уравнении. Кроме того, параметр /3/а может быть определен достаточно точно, тогда как погрешность определения d4 и dn доходит до 20 %. Большие затруднения вызывает выбор характерного размера (иного, чем /3/а) для проницаемых непорошковых металлов — из волокон, спиралей, сеток, вспененных.

Диапазон изменения показателя степени в критериальном уравнении 0,97 < п < 1,50 подтверждает установленную ранее зависимость между скоростью охладителя и интенсивностью внутрипорового теплообмена.

Нередко определяющая температура (или размер) указываются в форме подстрочного индекса у критерия в критериальном уравнении.

Каждый критерий и симплекс представляет одну переменную величину и, следовательно, вместо шести переменных в уравнении (12-12) "в критериальном уравнении (12-15) фигурируют лишь три переменных.

Применяя критериальные уравнения, написанные для общего случая нестационарного процесса, к процессу стационарному, следует исключить из них все критерии и симплексы, содержащие текущее время. В уравнениях (160) и (161) таким симплексом является временной симплекс. Критерий Фурье также содержит время и является характерным для нестационарных процессов. Но так как нами в критерий Фурье введено не текущее время, а фиксированный отрезок времени — время торможения tTo, то критерий Фурье становится не только критерием гомохронности, но ему придается также смысл критерия, учитывающего загрузку тормоза. Поэтому критерий Фурье остается в критериальном уравнении и при рассмотрении стационарного процесса. Тогда критериальные уравнения в применении к стационарному процессу получают вид:

Из двух одинаковых по характеру комплексов Вт и Bmi один должен быть исключен из критериальной зависимости, так как одновременное использование двух идентичных комплексов уменьшает их взаимное влияние на определяемое число подобия и всегда приводит к росту показателей степеней в критериальном уравнении, ухудшению точности расчетной зависимости или вообще к потере точности. Поэтому в уравнении (2-45) оставим в качестве определяющего числа подобия комплекс Bmi — Вт -f-4- 1. Тогда

В результате решения новой системы линейных уравнений найдутся значения неизвестных х2, Хз, ..., хт, которые являются показателями степеней при соответствующих числах подобия в критериальном уравнении, и постоянный коэффициент этого уравнения Д = ехр(л:1). Точность корреляции может быть оценена по среднему арифметическому отклонению опытных данных от расчетных (в процентах)

Для определения постоянного коэффицента и показателей степеней в критериальном уравнении была составлена программа их расчета на ЭВМ, алгоритм которой приведен в приложении 5.

Методом наименьших квадратов определены постоянный коэффициент в критериальном уравнении интенсивности тепломассоб-

При исследовании отдельных задач теплообмена при непосредственном контакте сред могут рассматриваться не все критерии, а только часть из них. Так, например, при небольших скоростях движения сред можно ожидать, что в критериальном уравнении не будет критерия Пекле и т. д.

Критериальные уравнения (78) и (79) справедливы для жидкостей с постоянными физическими свойствами. Это допущение может быть оправдано только при сравнительно небольших изменениях температуры жидкости, т. е. при небольших значениях плотности теплового потока. В противном случае необходимо учитывать изменение физических свойств жидкости. В критериальном уравнении для интегральных характеристик потока необходимо ввести дополнительный безразмерный комплекс