Объемного теплового

Основной областью применения пористых электронагревателей является подогрев газов и жидкостей. Существенное преимущество их перед обычными омическими при высокотемпературном нагреве газа заключается в том, что при одинаковой предельной температуре тугоплавкого материала температура газа в пористом нагревателе достигает наибольшей величины вследствие высокой интенсивности объемного теплообмена.

Еще большая ошибка в последнем методе допускается, когда при расчете среднелогарифмической разности температур вместо температуры теплоносителя на входе в пористый материал используется его начальная температура. Вследствие резкого повышения температуры потока в очень тонком слое охладителя у входа в пористую структуру эта ошибка в действительности может иметь место даже тогда, когда измеряют температуру теплоносителя вблизи входа в пористую стенку. В результате теплоноситель получает теплоту до входа в образец, что приводит к значительному завышению объемного внутрипорового коэффициента теплоотдачи hv. При этом величина предварительного подогрева зависит от условий эксперимента, например, от расхода теплоносителя,и очень резко — от толщины образца. Для тонких пористых пластин толщиной около 1 мм с объемным тепловыделением предварительный подогрев может составить до 0,9 всего нагрева охладителя, быстро уменьшаясь с увеличением его расхода. Если учесть, что основная часть приведенных в табл. 2.4 результатов получена для образцов толщиной менее 5 мм, то можно ожидать, что именно этот эффект и является основной причиной зависимости объемного коэффициента внутрипорового теплообмена от толщины образца в тех случаях, когда его толщина 5 включена в явном виде в критериальное уравнение теплообмена. В то же время при использовании расчетно-экспериментального метода обработки данных для широкого диапазона толщин образцов в специально поставленных экспериментах не обнаружена зависимость коэффициента объемного теплообмена от толщины образца [ 11]:

тым металлом и паровой фазой двухфазного потока отсутствует измеримая разность температур и, следовательно, интенсивность объемного теплообмена между проницаемым каркасом и испаряющимся охладителем очень высока.

Интенсивность внутрипорового теплообмена. Одной из основных величин, определяющих испарение потока теплоносителя внутри пористых металлов, является интенсивность Av объемного теплообмена. Выполним приближенную оценку этой величины. Из приведенного ранее физического механизма процесса следует, что основным режимом внутрипорового теплообмена при движении двухфазного потока в нагреваемых матрицах является передача теплоты от пористого каркаса с температурой Т теплопроводностью через жидкостную микропленку к ее поверхности, имеющей температуру, равную температуре насыщения ts, где теплота затрачивается на испарение жидкости.

откуда следует, что при равных прочих условиях интенсивность объемного теплообмена возрастает с увеличением удельной внутрипоровой поверхности F. Для металлов из округлых порошков

На рис. 4.7 показано влияние паросодержания в потоке на величину [1 - (1 - s)1/2]~', которая согласно (4.8) характеризует изменение интенсивности объемного теплообмена при испарении потока. Отсюда следует, что интенсивность теплообмена в рассматриваемом процессе в значительной степени зависит и от х, и от п.

Из (5.61) легко определить то предельное значение параметра у , начиная с которого следует учитывать влияние конечности интенсивности объемного теплообмена йу на уменьшение теплоотдачи от стенки канала к протекающему внутри проницаемой матрицы теплоносителю. Например, из условия, что отношение Nu^/Nu^o» снижается не более чем на малую величину е, следует: у2 > 2Nufc J е для плоского и?2 >4Nujtoo/e для круглого каналов. Здесь Nu^ зависит только от интенсивности внешнего теплообмена (см. рис. 5.3).

Здесь интенсивность йу объемного теплообмена при конденсации пара внутри проницаемой матрицы может быть рассчитана по формуле (4.8) и в случае равномерной проницаемости она остается постоянной в поперечном сечении канала.

где интенсивность /гу1 объемного теплообмена при испарении потока внутри пористой структуры рассчитывается по выражению

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

5. Величины /zvl, /zvll интенсивности внутрипорового объемного теплообмена в двух зонах области испарения принимаем постоянными, но различными, причем /ivj > ^vll-

получаемых при поперечном «сшивании» линейных макромолекул (вулканизации каучуков). Сшивание препятствует необратимым перемещениям макромолекул и течению П. в целом. Поэтому сеточные П. способны восстанавливать свою форму после разгрузки, как и упругие твердые тела. По другим св-вам они близки к жидкостям. Жидкости и сеточные П. являются аморфными веществами, их коэфф. объемного теплового расширения и сжимаемости близки и намного меньше, чем у твердых тел; те и другие подчиняются закону Паскаля. В то же время высокоэластич. деформация сеточных П. отлична от деформации твердых тел, но сходна с молекулярно-ки-нетич. природой упругости газа; напряжение в деформиров. резине, как и давление сжатого газа, пропорционально абс. темп-ре. Такое сочетание свойств твердого тела, жидкости и газа в высокоэластич. материалах связано с их строением.

При всестороннем сжатии эластомеры ведут себя подобно жидкостям, подчиняясь закону Паскаля. Коэффициенты сжимаемости Р и коэффициенты объемного теплового расширения а у жидкостей и резин близки. Например, модуль всестороннего сжатия для большинства жидкостей находится в пределах К — -о- =

большое значение. Неудачно назначенные допуски плунжерной пары приводят вследствие объемного теплового расширения материалов корпуса и плунжера, к заклиниванию последнего, или наоборот к чрезмерному увеличению объемных потерь в клапане. Это особенно опасно в тех аппаратах, в которых плунжерная пара изготовлена из материалов с разными коэффициентами линейного расширения. У аппаратов, работающих в потоке жидкости, плунжер непрерывно соприкасается с нагретой проходящей жидкостью (50—60° С), в то время как от корпуса часть тепла непрерывно отводится в окружающую среду.

всех кристаллических фаз плутония и коэффициент объемного теплового

В табл. 6 даны коэффициенты линейного теплового расширения для всех кристаллических фаз плутония и коэффициент объемного теплового расширения для расплавленного плутония. Во второй колонке табл. 6 указан интервал температур, в котором проводились эксперименты и для которого вычислены по формуле а (/,— Iu)/ID(tt— /„) средние коэффициенты, помещенные в третьей колонке. Здесь ta— температура, к которой относится средний коэффициент (т. е. / = /(„ когда t = /„; для жидкой фазы L) = vu, когда t = /о). Тим, где это возможно, приведены коэффициенты, определенные рентгенографически. Это сделано из соображений об ошибках дилатометрических измерении при определении изменений объема во время превращений. Однако величина ошибок, обусловленных суммой внешних факторов, будет наибольшей для кристаллических модификаций, устойчивых при более высоких температурах, и может быть довольно малой при дилатометрических измерениях теплового расширения а-, Р- и ^-фаз. Действительно, во многих случаях коэффициенты расширения этих фаз, определенные дилатометрически, оказываются близкими к значениям, определенным рентгенографически. Поскольку рентгенографические измерения при температурах ниже комнатной не проводились, в табл. 6, помимо коэффициента расширения, измеренного рентгенографически в интернале

а - коэффициент объемного теплового расширения;

Здесь V0 ~ объем при начальной температуре, а - коэффициент объемного теплового расширения, Еи~ сумма диагональных элементов тензора деформации.

Как правило, с ростом температуры наблюдается устойчивое и равномерное возрастание коэффициентов теплового расширения. Однако для некоторых материалов (например, горных пород) при фазовых переходах, полиморфных превращениях, химических реакциях и т.д., возникающих при нагреве, возможны другие температурные зависимости и даже уменьшение размеров образцов. Значения коэффициентов линейного теплового расширения для некоторых твердых материалов приведены в приложении. Для изотропных твердых материалов значение коэффициента объемного теплового расширения в 3 раза больше значения коэффициента линейного теплового расширения.

5. Метод измерения коэффициента объемного теплового расширения твердых тел. Этот метод весьма сложен и на практике выполняется как расчет по линейному коэффициенту теплового расширения а.

4. Как рассчитать коэффициент объемного теплового расширения образца материала при известном а?

Форму и размеры сварочной ванны определяет изотермическая поверхность объемного теплового поля, соответствующая температуре плавления основного металла. В головной части ванны под воздействием источника теплоты металл нагрет значительно выше температуры его плавления, а в хвостовой части ванны температура приближается к температуре плавления основного металла. Средняя температура сварочной ванны при сварке под флюсом конструкционных низкоуглеродистых сталей составляет около 1800 "С. Максимальная температура для этих условий достигает 2300 "С.