Исследования условий смены режимов теплообмена и влияния ленты на распределение температуры стенки мишени проводились на специально разработанном рабочем участке с диаметром внутреннего канала 8 мм. Схема данного рабочего участка №4, конструкция которого аналогична представленным участкам №1–3, приведена на рис. 2.10. Внешний периметр медной мишени в поперечном сечении имеет форму прямоугольника со сторонами 12 и 14 мм. Длина обогреваемой рабочей зоны – 24 мм. Внутрь цилиндрического канала вставлена скрученная лента из нержавеющей стали 12Х18Н10Т толщиной 0.5 мм и с шагом t = 40 мм (k = 0,63), обеспечивающая закрутку теплоносителя. В стенку мишени вмонтированы кабельные хромель-алюмелевые микротермопары, корольки которых располагаются на расстоянии 0.5 мм от поверхности тепловоспринимающего канала. Семь микротермопар были установлены с угловым смещением 15о вдоль винтовой линии, эквидистантой скрученной ленте. Вдоль осевой координаты шаг между термопарами составлял 1,7 мм. Таким образом, измерение температуры стенки проводится по азимутальному углу в пределах (0 – 90) градусов с одновременным смещением вдоль оси канала на 10,2 мм. Для контроля температуры стенки канала со стороны нижней («холодной») грани мишени в стенке была установлена дополнительная термопара. Такое расположение термопар позволяет измерять температуру стенки трубы вдоль условной «линии тока» закрученного теплоносителя.
Рис. 2.10. Схема рабочего участка № 4 диаметром 8 мм: Т1-Т8 -хромель-алюмелевые микротермопары, расположенные в мишени на расстоянии 0.5 мм от внутренней поверхности канала с продольным смещением 1,7 мм и угловым смещением 15о
Для оснащения мишеней всех рабочих участков использованы кабельные хромель-алюмелевые термопары с диаметром кабеля 0.3 мм. Кабель термопар изготовлен из малотеплопроводной нержавеющей стали. Для монтажа были отобрано идентичные по характеристикам термопары. Согласованность показаний термопар была специально проверена в лабораторных условиях при поверке термопар. Технология крепления термопар была следующей. В рабочем участке в одном сечении делались поперечные сверления диаметром 0.4 мм, как это показано на рис.2.11 для рабочего участка №1. В сверления закладывался низкотемпературный индиевый сплав, участок прогревался. В сверления закладывались залуженные термопары, участок охлаждался, лишний припой удалялся. Последней операцией при монтаже являлось плотное зачеканивание термопар на выходе. Данный способ закладки термопар обеспечивает хороший тепловой контакт наряду с их надежным механическим креплением в стенке мишени. Сверления выполнялись на станке со специальными приспособлениями, обеспечивающими перпендикулярность оси сверла поверхности рабочего участка. Глубина сверления контролировалась с точностью до 0,1 мм. Координаты отверстий определялись с помощью катетометра, что обеспечивало точность задания координаты положения королька термопары не хуже 0,1 мм.
Рис. 2.11. Сечение рабочего участка №1.
Важным методическим вопросом является влияние сверлений и кабелей термопар на температурное поле в рабочем участке. Было проведено сравнение температурных полей в рабочем участке без сверлений и со сверлениями. Температурные поля рассчитывались с помощью двухмерной краевой задачи теплопроводности [130]. Сравнение показало [153], что отличие в температурных полях пренебрежимо мало (не превышает приборную погрешность измерения температуры). Если сравнить теплопроводность материала кабеля (нержавеющая сталь) ls и материала мишеней рабочих участков (медь) lc, lc/ls ³ 20, то теплоотводом по кабелям термопар можно пренебречь. Поэтому показания термопар, без дополнительных поправок, можно относить к месту размещения спая, осредняя по толщине кабеля.
2.6. Методика интерпретации температурных измерений
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.