Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 11 page





Кулонометрические преобразователи основаны на явлении элек­тролиза. Связь между выделившимся веществом и количеством элек­тричества, пропущенным через преобразователь, определяется урав­нением

н и

Q = J i dt = ~ J т dt = MnFiA, (10-17)

tx U

где M — масса вещества; п — валентность ионов; F — постоянная Фарадея; As— молекулярная масса вещества.

Кулонометрические преобразователи получили наиболее широкое применение для интегрирования токов и напряжений, а также для измерения времени работы различных электротехнических устройств в качестве счетчиков машинного времени. Наряду с этим кулономет­рические преобразователи используются для измерения влажности газов, толщины покрытий, в качестве генераторов инфранизких ча­стот, реле времени, бесконтактных управляемых резисторов, ячеек памяти. На рис. 10-13 изображен ртутно-капиллярный кулонометри- ческий преобразователь, состоящий из капиллярной трубки 1 диамет­ром 0,2—0,3 мм, заполненной двумя столбиками ртути 2 и 3, разде­ленными каплей раствора 4 солей ртути (например, Hgl2). При про-
рождении через преобразователь постоянного тока происходит элек­тролиз, в результате которого на аноде ртуть растворяется (окисля­ется)

а на катоде — восстанавливается:

HgI4 + 2e->Hg + 4I.

В результате электролиза ртуть с анода переносится на катод, что приводит к перемещению капли электролита вдоль капилляра на длину Д/, пропорциональную интегралу от тока за время интегриро­вания. Состав электролита при этом остается неизменным. Уравнение преобразования преобразователя можно представить в виде

и 0 1 25456789 1С

a i i i i i 1 i ; i! i i i! [, i i i, i

где Л, v, п — соответственно мо- -

лекулярная масса, плотность и Ри 10 13

валентность ртути; S — площадь капилляра; At = —время

интегрирования. Значение интегрируемого тока должно быть меньше предельного значения диффузионного тока и обычно лежит в пределах 0,001 — 50 мкА. При использовании преобразователя в качестве счетчика машинного времени через него пропускается неизменный постоянный ток. В зависимости от значения тока и размеров капилляра время интегрирования составляет 100—5000 ч. Установка указателя (капли электролита) в нулевое положение производится изменением направления тока через преобразователь. Считывание показаний про­изводится визуально по переднему или заднему менискам капли или при помощи оптоэлектронных, емкостных, индуктивных или рези- стивных считывающих устройств.

Погрешности ртутно-капиллярных преобразователей определя­ются точностью изготовления капилляров, способом снятия инфор­мации, а также влиянием внешних факторов, особенно температуры и механических воздействий вдоль оси капилляра.

На рис. 10-14 показано устройство водородного кулонометриче- ского преобразователя, применяемого для интегрирования токов и напряжений. Интегратор представляет собой герметичный стеклян­ный сосуд разделенный на две части пористой стеклянной перего­родкой 2, пропитанной эле гетр о литом. По обе стороны перегородки укреплены сетчатые электроды 3 из платины. В горизонтальной трубке находится капля электролита 4, которая является указателем и раз­деляет преобразователь на две части, заполненные водородом. Ток, протекающий между электродами, вызывает выделение водорода на катоде (2Н+ -f 2е Н2) и поглощение такого же количества водорода на аноде (Н2 ->- 2Н+ + 2е). Это приводит к разности давлений в каме­рах и перемещению указателя 4.

Такие кулонометрические интеграторы (Х-15 и Х-603) обеспечив вают интегрирование токов от 1СГ8 до 10~2 А с погрешностью 0,5—1% и напряжений от Ю-5 до 4-1СГ2 В с погрешностью 1,5—2%. Рабочий диапазон температур от —30 до +80 °С. Температурная погрешность при интегрировании токов составляет 0,01—0,05 %/К, а при инте­грировании напряжений 1,5 %/К- Предел измерения по количеству электричества равен 18 Кл.

Кулонометрический управ­ляемый резистор (мимистор) (рис. 10-15) представляет со­бой герметичный корпус 2, заполненный электролитом 3, содержащим ионы металла, из которого изготовлен управ­ляющий электрод (анод) 4. Собственно резистивный элемент 5, являющийся катодом, выполнен в виде тонкой пленки из инертного металла или угля. Он имеет два вывода / и 6, сопротивление между которыми измеряется на перемен­ном токе. При включении постоянного тока между анодом и като­дом металл анода растворяется в электролите и такое же количество металла осаждается на катоде, уменьшая сопротивление между выво­дами 1 и 6. Из выражения (10-17) можно получить уравнение преобра­зователя управляемого резистора

dt,
R ~ Ro +
Рис. 10-15

11 ' *

PpynF J 1

где R — сопротивление резистора; R0 и / — соответственно началь­ное сопротивление и длина резистора; у и р — плотность и удельное сопротивление осажденного металла. Такие резисторы имеют следую­щие характеристики: R0 — 2-ь ЮООм; R0/R = 20-4- 100; ток управления / = 0,05 -г- 10 мА; время изменения сопротивления от R0 до R равно At — 1 ~ 103 с; температурный коэф­фициент 0,001—0,004 К"1. Рассмат­риваемые резисторы используются в качестве интеграторов, ячеек памяти, элементов коррекции медленных дрей­фов токов и для построения генера­торов инфранизких частот.

Для измерения толщины метал­лических покрытий применяется ку­лонометрический преобразователь (рис. 10-16), выполненный в виде резервуара 2 с электролитом 3. На конце резервуара имеется резино­вая присоска с отверстием 4, которая укрепляется на контролируемой детали 5. Принцип действия преобразователя основан на электрохи­
мическом растворении (электролизе) небольшого участка / покрытия и измерении количества электричества или времени электролиза (при неизменном значении тока), которые пропорциональны толщине по­крытия при условии постоянства площади растворяемого участка. Момент окончания электролиза металла покрытия фиксируется по изменению катодного потенциала при до­стижении электролитом границы покры- | ° тие — основа. Созданы кулонометрические толщиномеры, обеспечивающие измерение покрытий в диапазоне 5—500 мкм с по- —^Jr^ 4 5 грешностью 1,5—10%.


10-5. ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

 

Полярографические преобразователи применяются для качественного и коли- ис'

чественного химического анализа. Принцип

действия их основан на использовании явления поляризации на одном из электродов электролитической ячейки при электролизе ис­следуемого вещества. Полярографический преобразователь представ­ляет собой ячейку, заполненную раствором анализируемого вещест­ва, с двумя электродами, к которым подводится медленно нарастаю­щее напряжение U от внешнего источника питания.

Ток, проходящий через ячейку, определяется выражением

I=[U-(e& -eK)]/R,

где R — сопротивление ячейки; еа — потенциал анода; ек — потен­циал катода.

Для того чтобы поляризация происходила только на одном элек­троде, его площадь выбирается в несколько сотен раз меньше пло­щади другого электрода. Полагая потенциал неполяризующегося электрода, например eat достаточно малым, а падение напряжения IR (R = 1000 Ом; / = 10"6 А) намного меньшим приложенного на­пряжения Uf можно определить потенциал ек для разных токов как ек «и.

Для воспроизводимости результатов измерения необходимо, чтобы поляризующийся электрод обладал однородной и непрерывно обнов­ляющейся поверхностью и обеспечивалась стационарность процесса диффузии ионов к электроду. Лучше всего этим требованиям удовлет­воряет преобразователь с непрерывно обновляющимся капающим ртутным электродом (рис. 10-17, а). Анодом является ртуть,. запол­няющая дно сосуда, катодом — капля ртути, образующаяся на конце капиллярной трубки, наполняемой ртутью из резервуара. Под влия­нием собственной тяжести капля ртути падает на дно сосуда, после чего образуется следующая капля, и т. д. Период от начала образова­ния капли до ее отрыва от капилляра обычно составляет 1—6 с. Для создания ртутного капающего электрода используются капиллярные трубки с диаметром капилляра 0,1 мм и длиной 150—200 мм.

На рис. 10-17, б показаны вольт-амперные характеристики (поляро-; граммы) восстановления одних и тех же ионов, полученные при раз­личной концентрации их в раство­ре, Как видно из кривых, потен­циал, при котором выделяются ионы, при прочих равных усло­виях зависит от их концентрации. Поэтому для качественного анали­за используют не потенциал, при котором начинается резкое возра­стание тока, а потенциал, соответ­ствующий середине участка повы­шения тока, — потенциал «полу­волны», который не зависит от кон­центрации ионов и параметров пре­образователя. Если продифферен­цировать кривые I — / ([/), то мак­симумы кривых dlfdU = f (U) (рис. 10-17, в) будут при одном и том же потенциале, также соответствующем потенциалу «полуволны» исследуе­мых ионов, а высоты максиму­мов — пропорциональны концент­рациям.

Если в исследуемом растворе содержатся ионы нескольких видов (например, Pb++, Cd++, Zn++), то каждый вид ионов дает свой при­рост тока — свою «волну», в ре­зультате чего получается многосту­пенчатая полярограмма, показан­ная на рис. 10-17, г.

I    
     
  f 1 / 1 / 1 1 1 р 1 J РЪ++\  
Io, TYca" i W \/. и
-0,5
-ID
-1,5 "" т2,0 В
Рис. 10-17
1пз h2 In1

При подаче на преобразователь возрастающего напряжения вна­чале через него идет только остаточ­ный ток /0, обусловленный разря­дом небольшого числа ионов всех видов. При достижении напряже­нием значения потенциала разря­да ионов РЬ++ (—0,45 В) ток через преобразователь резко возрастает и достигает значения /п1, определя­емого концентрацией ионов РЬ++ в растворе. При дальнейшем росте напряжения ток остается равным /п1 до тех пор, пока не будет достигнут потенциал разряда ионов Cd++ (—0,6 В), и затем ток снова резко возрастет до значения /п2. При этом разность токов /п2 — соответствует концентрации в растворе ионов Cd++ и т. д„

, Потенциалы «полуволн» различных элементов образуют так назы­ваемый полярографический спектр, и их значения приведены в спе­циальных таблицах. Сравнивая потенциалы «полуволн», полученные при исследовании неизвестного раствора, с табличными данными, можно установить химический состав исследуемого раствора,.а по скачкам тока — концентрацию отдельных компонентов.

К недостаткам ртутного электрода относятся: ядовитость ртути, невозможность исследования расплавленных солей, небольшое допу­стимое напряжение анодной поляризации (до -1-0,4 В). Последнее обусловлено электрохимической реакцией растворения ртути (окис­ление ртути), что не дает возможности производить анализ веществ, окисляющихся труднее ртути, т. е. при положительных потенциалах больше +0,4 В. По этим причинам начинают применяться полярогра­фические преобразователи с твердыми электродами из платины, золота, серебра, никеля и др. Для получения тонкого диффузионного слоя электролита у электрода и обновления этого слоя используются вращающиеся по окружности или вибрирующие твердые электроды. При этом также увеличивается чувствительность преобразователя вследствие усиления диффузии вещества к электроду.

10-6. ИОНИСТОРЫ

Ионисторы — это разновидность электрохимических преобразователей, осно­ванных, подобно полупроводниковым транзисторам, на использовании запираю­щего слоя, обедненного носителями электрических зарядов. Такой слой можно по­лучить в электролитах, содержащих как окисленные, так и восстановленные формы определенных иоиов, например 1~/1, Fe+++/Fe++ и др.

На' рис. 10-18, а и б показаны устрой­ство и статическая вольт-амперная харак­теристика электрохимического диода. Диод состоит из герметичного корпуса /, за­полненного водным раствором KI с неболь­шой добавкой иода, который в присутст­вии ионов I" может существовать в раст­воре только в виде трехиодных ионов При этом концентрация ионов 1.7 на два-три порядка меньше концентрации ионов I". Такой электролит совместно с инертными электродами 2 и 3 образует обратную окис­лительно-восстановительную систему. Од­ним из электродов является торец тон­кой платиновой проволоки 2 (микроэлект­род), а другим — цилиндр из платиновой фольги 3. При отрицательной полярности микроэлектрода, когда он является като­дом, на нем восстанавливаются окисленные ионы I.7 (I^ + 2е -^31"), концентрация которых мала, и у этого электрода образуется запирающий слой, поэтому диод за­крыт. При положительной полярности микроэлектрода, когда он является анодом, на нем происходит окисление ионов I~(3Ig 2е), концентрация которых ве­

лика, вследствие чего сопротивление перехода микроэлектрод — раствор умень­шается и диод открывается. Пороговое напряжение у таких диодов составляет де­сятки милливольт, а обратный ток 10-8 А. Напряжение, прикладываемое к ионисто- рам, не должно превышать — 0,9 В, так как при больших напряжениях может произойти электролиз воды и «пробой» ионистора.

Ионисторы б виде диодов, триодов и тетродов применяются для интегрирования и усиления постоянных токов, для выпрямления, усиления и генерирования пере­менных токов низкой и инфранизкой частот, а также в качестве элементов памяти, преобразователей импульсов и т. д. Ионисторы обладают малым уровнем собствен­ных шумов. Дрейф выходного сигнала интегратора-тетрода, приведенный ко входу, составляет 1СП9 А.

Другой распространенной группой ионисторов являются конвекционные иони­сторы, основанные на перемещении окисленных ионов вместе с движущимся элект­ролитом. Такие ионисторы применяются для измерений давлений, ускорений, пере­мещений, магнитной индукции и др.

На рис. 10-19, а изображены ионистор для измерения импульсных и перемен­ных давлений и схема его включения в измерительную цепь. Иоиистор состоит из двух одинаковых отсеков, закрытых по бокам гибкими мембранами 1. Отсеки соединены каналом 2, в котором расположены два катода «3. Аноды 4, площадь которых зна­чительно больше площади катодов, выполнены из платиновой сетки и электрически между собой соединены. Рассматриваемый преобразователь представляет собой сдвоенный ионистор-диод, управляемый путем механического впрыскивания ионов


<
■2

■з

Рис. 10-19

 

I з в область запирающего слоя. Если давления Pi и Р2> действующие на мембраны, равны, то С/ВЬ1Х = 0. Если равенство давлений нарушается, например Pi > Р2«то часть электролита из левого отсека переходит в правый, что сопровождается конвек­тивным переносом ионов 1г, которые восстанавливаются на левом катоде. Вследствие этого через резистор Ri начинает проходить ток и на выходе возникает сигнал. Пре­образователь является фазочувсТЕИтельным, так как при изменении знака разности АР = Pi — Р2 фаза выходного сигнала изменяется на 180w.

На рис. 10-19, б показано устройство ионисторного акселерометра. Он состоит из дифференциального ионистора 1 (рис. 10-19, а), к которому вместо мембран при­креплены концы нескольких витков пластмассовой трубки, полностью заполненной электролитом. Под воздействием углового ускорения в плоскости кольца жидкость протекает через канал, где расположены катоды. В зависимости от направления ускорения на выходы преобразователя возникает напряжение соответствующей полярности. Линейное ускорение и ускорение в других плоскостях не влияют на вы­ходной сигнал. Отсутствие мембраны позволяет использовать такой преобразова­тель для измерения не только переменных, но и постоянных ускорений.

На рис. 10-19, в изображено устройство ионистора для измерения градиентов магнитной индукции. В прямоугольном канале 1 расположены две пары электро­дов 2, S и 4, 5, через которые протекают навстречу направленные стабильные по зна­чению токи fx и /2. Если преобразователь поместить в неоднородное магнитное Поле, то за счет электрогидродинамического эффекта по кольцевому каналу начнется дви­жение электролита, которое при помощи ионистора 6 преобразуется в выходной сиг­нал, полярность которого зависит от направления градиента магнитной индукции:

О выя.=К (/iA—/2^2)1

где К — коэффициент, зависящий от параметров преобразователя; Вг и В2 — соот­ветственно значения магнитной индукции в местах расположения электродов 2, 3 и 4, 5.

При /i = /2 прибор работает как градиентометр, а при равенстве нулю одного из токов /i или /2 — как тесламетр.

Ионисторы отличаются высокой чувствительностью и широким диапазоном из­мерений. Известны ионисторы с чувствительностью к давлению 60 мкА/Па. Один и тот же преобразователь можно использовать без дополнительных регулировок и переключения пределов для измерения ускорений в диапазоне 0,01—10 м/с2. Ча­стотный диапазон ионисторов главным образом определяется скоростью диффузии ионов, жесткостью мембран и гидродинамическим сопротивлением. Практически частотный диапазон ионисторов лежит в пределах 0,001—200 Гц.

10-7. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Электрокинетические преобразователи (ЭКП) основаны на использовании раз­ности потенциалов, возникающих при протекании полярной жидкости через пористую перегородку (см. § 10-1) или при деформации границы раздела двух жидкостей, раз­личающихся физическими свойствами. На рис. 10-20, а показан ЭКП давления, со­


 

стоящий из изолянионной пористой перегородки 1 с диаметром пор 10—100 мкм, по бокам которой расположены сетчатые электроды 2. Корпус преобразователя, закрытый по бокам мембранами 3, заполняется полярной жидкостью (вода, спирт, ацетон и др.). ЭКП такого типа отличаются широким диапазоном измерения (0,1 Па — 1 МПа). Чувствительность к ускорениям составляет 1 мВ/(м/с2).

На рис. 10-20, б изображен капиллярный ЭКП для измерений параметров вибра­ций. Он состоит из стеклянного капилляра 1, заполненного электролитом 2 и рту­тью 3, с которыми контактируют выводы 4. На концах капилляра имеются воздушные пузырьки 5, являющиеся упругими элементами преобразователя. При вибрации, направленной вдоль оси капилляра, возникает возвратно-поступательное движение ртути и электролита, приводящее к деформации границы раздела между ними, по­скольку плотности и коэффициенты кинематической вязкости ртути и электролита отличаются на порядок Возникающая при этом периодическая конвективная диффу­зия ионов на границе раздела приводит к появлению переменных токов через пре­образователь. Частотный диапазон преобразователя в режиме акселерометра 0,1 — 104 Гц, диапазон измерений Ю~5—10 м/с2, чувствительность 0,1—1 мВ/(м/с2).

На рис. 10-20, в показан частотный ЭКП для измерений медленно меняющихся механических величин (перемещения, давления, силы). Капилляр 7, в котором на­ходятся два столбика электролита 2% разделенные каплей ртути 5, и два воздушных пузырька 4, представляет собой резонатор, один конец которого герметически за­крыт, а на другом установлена мембрана 5. Резонатор с помощью электродов 6У 7 и 8 подключен к усилителю Р. При подаче напряжения на электроды 6 и 7 происхо­дит деформация границ раздела ртуть — электролит, что приводит к возвратно- поступательному движению ртути и электролита и самовозбуждению автогенера­тора, колебательным контуром которого является электрокинетический резонатор. Частота автогенератора при отсутствии внешних воздействий определяется парамет­
рами резонатора (жесткость мембраны, масса ртути и электролита, объем воздушных пузырьков). Перемещение мембраны под воздействием внешнего давления приводит к изменению объема воздушных пузырьков и собственной частоты резонатора, кото­рая определяет частоту автогенератора. Изменение давления на мембрану в пре­делах 10—10® Па или перемещение мембраны в пределах Ю~3— 1 мм вызывает из­менение частоты автогенератора в пределах 0,5—103 Гц. Чувствительность преобра­зователя давления 0,1 Гц/Па, преобразователя перемещения 1 Гц/мкм.

Частотные свойства ЭКП определяются гидродинамической инерционностью самого электрокинетического эффекта, гидродинамической инерционностью движе­ния жидкости в капиллярах с учетом вязкости и жидкости, механической инерцион­ностью, обусловленной жесткостью мембран и массой движущейся жидкости. В за­висимости от вида и конструкции ЭКП их частотный диапазон составляет от сотых долей герца до нескольких килогерц.

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ ТЕПЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

1М. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Основным уравнением теплового преобразования является урав­нение теплового баланса, физический смысл которого заключается в том, что вся теплота, поступающая к преобразователю, идет на повышение его теплосодержания QTC и, следовательно, если теплосо­держание преобразователя остается неизменным (не меняется темпера­тура и агрегатное состояние), то количество поступающей в единицу времени теплоты равно количеству отдаваемой теплоты. Теплота, поступающая к преобразователю, является суммой количества теп­лоты Qs, создаваемой в результате выделения в нем электрической мощности и количества теплоты QT O, поступающей в преобразователь или отдаваемой им в результате теплообмена с окружающей средой.

Теплосодержание при неизменном агрегатном состоянии вещества зависит от массы m и удельной теплоемкости с материала преобра­зователя и связано с температурой © преобразователя формулой QTC = тсВ.

Теплообмен осуществляется тремя различными способами.

При теплообмене посредством теплопроводности перенос тепловой энергии происходит только путем взаимодействия частиц, находящихся в непосредственном соприкосновении друг с другом и имеющих раз­личную температуру. Теплообмен путем теплопроводности в чистом виде имеет место только в твердых телах.

Теплообмен посредством конвекции совершается путем перемеще­ния материальных частиц и может иметь место только в жидкостях или газах. Если причиной движения потоков жидкости или газа яв­ляется неодинаковая плотность среды, вызванная разностью темпера­тур, то говорят о естественной конвекции. Движение потоков под действием внешних причин вызывает вынужденную конвекцию.

Третьим способом теплообмена является теплообмен посредством излучения. Тепловое излучение представляет собой поток электро­магнитных волн (см. § 12-1), излучаемых телом за счет его тепловой энергии и полностью или частично поглощаемых другими телами.

На практике обычно имеет место комбинация различных способов теплообмена, которые могут быть учтены приводимыми ниже форму­лами.

Теплопроводность. Распространение теплоты путем теплопровод­ности определяется законом Фурье q — —% grad где q — тепло­вой поток, представляющий собой количество теплоты, переданной в единицу времени через единицу поверхности, Вт/м2; grad © = = dBIdl — градиент температуры; К — теплопроводность, Вт/(м»К)п

Теплопроводность зависит от природы и физического состояния вещества. В анизотропных телах она зависит, кроме того, от направ­ления распространения теплоты. Лучшими проводниками теплоты являются металлы. Наименьшей теплопроводностью обладают газы. Для газов теплопроводность зависит не только от состава газа, но и от температуры и при большом разрежении — от давления.

Полный тепловой поток, создаваемый разностью температур, определяется формулой

?т.п=с©д©=де/#е, (П-1)

где G© — тепловая проводимость среды; Re — тепловое (или терми­ческое) сопротивление среды.

Тепловая проводимость среды зависит от теплопроводности, опре­деляемой по справочным данным из геометрических соотношений, и для ее расчета можно использовать аналогичные формулы электри­ческой проводимости, заменив удельную проводимость теплопровод­ностью.

Тепловая проводимость плоской стенки G© = XS/6, где S — пло­щадь стенки; 6 — толщина стенки.

Тепловая проводимость цилиндрической стенки G© — К ^^,

где I — длина цилиндра; du d2 — диаметры соответственно внешней и внутренней стенок цилиндра.

Конвекция. Полный тепловой поток в результате теплоотдачи опре­деляется формулой Ньютона

<7т.о — А©, (11-2)

где £ — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2»К); 5 — поверхность тела; А© — разность температур окружающей среды и тела. Коэффициент теплоотдачи при естественной и вынужденной конвекции рассчиты­вается на основании теорий теплового и геометрического подобий.н

При искусственной конвекции при поперечном омывании цилиндра (рис. 11-1, а) коэффициент теплоотдачи для газов выражается формулой

£газ=т(~)"=4КеП' (П-З)

где d — диаметр цилиндра; v — скорость движения газа; v — кине­матическая вязкость, равная абсолютной вязкости, отнесенной к плот­
ности вещества; % — теплопроводность газа; сап являются функци­ями скорости газа и размеров цилиндра и определяются по предвари-

Ф ь

Ф

£>90°


S% S2 f\ У/ Sf

р7777/У//У//Щ W 0,5

[//////////////А

30° 70° 50° 30° 10° Рис. 11-1


 

 


тельно рассчитанной величине, называемой критерием Рейнольдса Re = fd/v, из табл. 11-1.


 

 


Таблица 11-1
Re • с п
5—80 80—5 • I03 5. lO3 0,93 0,715 0,226 0,40 0,46 0,60

 

Таблица 11-2
е. оС v, 1 -10—е м2 К 1 - Ю-Е Вт/(м-'К)
  13,70 2,33
  15,70 2,56
  23,78 3,02
  80,40 5,46

 

 


При расчете коэффициента теплоотдачи для жидкости в формулу (11-3) входит критерий Прандтля Рг:

Р = ~ Re" РИМ

Ьжидк ^ г 1

Критерий Прандтля Рг = via зависит от кинематической вязко­сти v и температуропроводности а, физический смысл которой состоит в том, что она является мерой скорости выравнивания температур раз­личных точек жидкости. Температуропроводность зависит от тепло­проводности X, плотности у и удельной теплоемкости вещества с и определяется формулой а = су).

Приведенные формулы для теплоотдачи цилиндра в поперечном потоке справедливы только для случая, когда угол ф, составленный осью цилиндра и направлением потока и называемый углом атаки, равен 90°. Зависимость коэффициента теплоотдачи от угла атаки представлена на рис. 11-1,6.

Date: 2015-09-18; view: 661; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.005 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию