Расчет температуры поверхности тепловыделяющего элемента при различном положении его в горизонтальной цилиндрической полости Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА

Том 205 1972

РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ПРИ РАЗЛИЧНОМ ПОЛОЖЕНИИ ЕГО В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ

ПОЛОСТИ

Ю. А. ЗАГРОМОВ, А. С. ЛЯЛИКОВ (Представлена проф. докт. Г. И. Фуксом)

В работе [1] изложена методика и в виде графиков приведены результаты экспериментального исследования свободно-конвективного теплообмена в горизонтальных цилиндрических полостях при различном положении тепловыделяющего элемента.

В результате обработки опытных данных на ЭВМ «Минск-1» получены уравнения, связывающие безразмерную температуру поверхности тепловыделяющего элемента 0 с его эксцентриситетом ц:

О = 1 + 0,12-4 — 0,24^ + 0,30-^ при 0<т]<0,92; (1)

0 = 1 + 0,0774т] при 0>т;> — 0,92. (2)

Максимальное отклонение уравнений (1) и (2), от опытных данных не превышает + 2,5%.

Как отмечалось в той же работе, при максимальных положительном и отрицательном вертикальных эксцентриситетах (0,92 < г\ <1,0 и — 0,92>Г1>— 1,0) установлены резкие снижения температуры поверхности тепловыделяющего элемента в связи с большими температурными градиентами в пограничном слое. Аналогичное снижение температуры имело место и при горизонтальном эксцентриситете 0,92 < ц <1,0. Поскольку случай наибольшего снижения температуры поверхности тепловыделяющего элемента представляет значительный практический интерес (когда желательна наименьшая температура поверхности), проведена также обработка опытных данных для вертикальных и горизонтальных эксцентриситетов в диапазоне (0,92)<т]<(1). В основу этой ■обработки положены следующие соображения.

При эксцентриситете 0,92<т]<1, как видно из рис. 1 (участок ВД), функция 0 = ¡(ц) может быть выражена уравнением прямой. Точке В с т] ^=0,92 на основании уравнения (1) соответствует 0в = 1,154. Исходя из линейности участка ВО, можно записать

-0,92

^04 = п п -уув — Вов

откуда

^ и 'Ч — 0,92 г,-0,92

Вов = --!-— = 1,154--*-.

tgal Ígaí

Аналогичный подход для области 1,0 < ^ < — 0,92 (участок СЕ) приводит к уравнению

©СЯ — ör

0,92

Ш

= 0,929

0,92

tg «2

а для горизонтальных эксцентриситетов 0,92 < -q < 1,0 — к уравнению

0д-ж - 04 —

0,92

- - 1

Ч — 0,92

^ё а3

В результате обработки опытных данных получены значения

1§си = 0,666; = 0,435; tgaз = 0,750. При этом уравнения для расчета 0 в диапазонах эксцентриситетов (0,92) < (1,0) получают вид при вертикальных эксцентриситетах:

вов = 2,53 - 1,50*1 Для 0,92 <У\<\ ,0, (3)

в с/г = 3,05 4- 2,30"^ для - 1,0 < г; < - 0,92, (4)

при горизонтальном эксцентриситете:

влг.и - 2,22 — 1,33-/} для 0,92 < ^ < 1 Д (5)

.Максимальное отклонение уравнений (3—5) от использованных для их получения опытных данных не превосходит 7—<

0,84 0,88 0,92 Qt96 tfi (04 /08 п2 tjö в

Рис. 1. DBACEF — e=f(rj) при вертикальном смещении (я); ЛЛШ — в=/(л) при горизонтальном смещении (б): I — для пары тр\б с 0=160 мм, d=16 мм при / =0,165 а(1), 0,22(2), 0,28(3); И—то же при Z>= 160 мм, d = 28 мм; при /=0,16а(4)Д23(5), 0.3(6); III — D= 160 мм, d = 40 мм, / = 0,19а(7), 0,25,(8), 0,3(9); IV — £>=80 JWJM, ¿=40 мм, /=0,190(10), 0,25(11), 0,3,(12)

Пользуясь приведенными соотношениями (1—5), становится возможным более точно рассчитать температуру поверхности источника тепловыделения при различном положении его в замкнутой цилиндрической полости. В этом расчете необходимо использовать значение температуры поверхности тепловыделяющего элемента при центральном его расположении, методы расчета которой основываются на исследованиях конвективного теплообмена в симметричных прослойках [1], а особенности выполнения таких расчетов применительно к некоторым частным задачам показаны в [2].

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. А. Загромов, А. С. Л я л и к о в. ИФЖ, 10, № 5, 1966.

2. Г. И. Фукс, А. С. Л яликов. Изв. ТПИ. 137, 1965.