Теория и методы измерения теплового контактного сопротивления в биметаллических теплообменных трубах

• Автор: Бессонный, Евгений Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Перечень сокращений и условных обозначений, символов и единиц измерений
1. Анализ состояния проблемы, цель и задачи исследования
1.1. Назначение и область применения оребренных биметаллических труб
1.2. Теплопередающие характеристики оребренных биметаллических труб
1.3. Структура и особенности ТКС биметаллических труб
1.4. Существующие методы неразрушающего контроля ТКС биметаллических оребренных труб
1.4.1. Косвенные методы
1.4.2. Стационарный тепловой неразрушающий метод
1.4.3. Метод регулярного теплового режима
1.5. Возможности нестационарных методов контроля ТКС
1.6. Основные требования к современным методам неразрушающего 43 контроля ТКС оребренных биметаллических труб
2. Теоретические основы тепловых неразрушающих методов контроля ТКС биметаллических труб
2.1. Стационарный метод с радиальным наружным тепловым потоком
и проточной водой
2.2. Регулярный метод охлаждения трубы проточной водой
2.3. Релаксационный адиабатический метод
2.4. Методы импульсного разогрева наружным или внутренним радиальным тепловым потоком
2.5. Методы радиального импульсного разогрева биметаллической трубы горячей воздушной струей
2.6. Релаксационный метод при свободном охлаждении трубы
2.7. Выводы по главе
3. Экспериментальное исследование нестационарных методов контроля ТКС биметаллических труб
3.1. Основные задачи и этапы исследований
3.2. Выбор нагревателей

3.3. Выбор конструкции температурных датчиков
3.4. Анализ температурного поля несущей и наружной труб
3.5. Анализ температурного поля ребер наружной трубы
3.6. Результаты экспериментальной проверки нестационарных методов контроля ТКС
3.7. Выводы по главе
4. Описание опытного образца автоматизированного прибора для неразрушающего контроля ТКС
4.1. Назначение и состав автоматизированного прибора
4.2. Описание и технические характеристики контроллера
4.3. Методика контроля ТКС биметаллических труб
4.4. Работа прибора с ПЭВМ
Заключение и выводы
Список литературы
Приложения

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ И ЕДИНИЦ
Ь(т) - скорость изменения температуры, К/с;
С - полная теплоемкость рабочего участка двухслойной трубы, Дж/К;
С - теплоемкость оребренной трубы, Дж/К;
С2 - теплоемкость несущей трубы, Дж/К;
ср - изобарная удельная теплоемкость воздушного потока, Дж/(кг-К);
Сд - теплоемкость блока, Дж/К;
Ся - теплоемкость ядра, Дж/К;
П - наружный диаметр оребрения, м;
с!к - диаметр поверхности контакта несущей и оребренной труб, м;
Ер - площадь поверхности ребер, отнесенная к единичной длине трубы, м2/м; Ек - площадь контакта, отнесенная к единичной длине трубы, м2/м;
Ея - площадь поверхности контакта ядра с блоком, м2;
О - расход воздуха в потоке, м3/с;
Сх — расход проточной воды (хладагента), м3/с;
Н - высота ребра, м;
к - радиальный коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-К); кр - коэффициент оребрения;
КК - эффективная тепловая проводимость границы контакта труб, Вт/К;
Кта - усредненная тепловая проводимость воздушной прослойки, Вт/К;
/Смет _ усредненная тепловая проводимость металлических пятен, Вт/К;
£ - длина локального участка трубы, м; т - темп охлаждения трубы, с'1;

функцией внутреннего диаметра биметаллической трубы и расхода воды, поэтому оценивается по результатам независимых опытов.
Формула (2.1.2) с метрологической точки зрения отличается от той, которая использовалась в аналогичной установке [7,8], так как из нее исключен коэффициент теплоотдачи агэф между ребрами и воздушной струей. Следовательно, метрологические возможности рассматриваемого метода контроля ТКС должны в основном зависеть от величины коэффициента ах эф и погрешности
его оценки. Расчеты показывают, что при расходе воды Сх « 0,1...0,3 л/с эффективное тепловое сопротивление между трубой и водой не должно превышать типовых значений ТКС.
Таким образом, перспективность рассмотренного метода будет зависеть главным образом от других эксплуатационных показателей и, в частности, от длительности установления стационарной стадии теплового режима.
Для приближенной оценки длительности переходной стадии опыта можно воспользоваться выражением (см. п. 2.2)
где Сц, - суммарная полная теплоемкость рабочего участка биметаллической трубы, Дж/К.
Расчеты также показывают, что если эффективные коэффициенты теплоотдачи будут близки к 103 Вт/(м2-К), то длительность установления стационарного температурного поля в трубе должна составлять всего около 1...3 минут. А это означает, что по своим основным показателям рассмотренный метод контроля ТКС удовлетворяет требованиям, которые были сформулированы в диссертационной работе. О его перспективности можно будет судить при сравнении с другими методами.
3 С

(2.1.3)