RU2677973C1 - Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part - Google Patents

Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part Download PDF

Info

Publication number
RU2677973C1
RU2677973C1 RU2018116038A RU2018116038A RU2677973C1 RU 2677973 C1 RU2677973 C1 RU 2677973C1 RU 2018116038 A RU2018116038 A RU 2018116038A RU 2018116038 A RU2018116038 A RU 2018116038A RU 2677973 C1 RU2677973 C1 RU 2677973C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
time
heat transfer
temperature
crust
Prior art date
Application number
RU2018116038A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Владимирович Шевченко
Николай Дмитриевич Рогалев
Владимир Петрович Соколов
Андрей Николаевич Рогалев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2018116038A priority Critical patent/RU2677973C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2677973C1 publication Critical patent/RU2677973C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.SUBSTANCE: invention relates to thermophysical measurements and is intended to determining heat transfer coefficient in convectively cooled parts, for example, in gas turbine blades. A method for determining the heat transfer coefficient through a wall of a convectively cooled part is proposed, including immersion of investigated part into a melt of a high-heat-conducting metal overheated above its crystallization temperature, cooling the melt and the part to a crystallization temperature, expulsion of the part with a cooling medium with measuring the time of expulsion and the temperature of the medium at the entrance to the part, removing it from the melt and measuring the thickness of solidified metal crust with the subsequent calculation of the heat transfer coefficient. Moreover, in the part testing process when it is in the melt at the time τremove the first crust, and τ≥τ, where τ– stabilization time of temperature of the cooling medium at the entrance to the part. At the end of expulsion at time τafter extracting the part, thickness of the second crust is measured, then heat transfer coefficient is determined by the formula,where δ – the thickness of the second metal crust formed on the part surface over a period of time (τ– τ) when expulsion in a crystallizing melt; τ– time of removal of the first crust; τ– the end time of the expulsion; L is the heat of crystallization; ρ – density of molten metal; T– temperature of melt crystallization and T– temperature of the cooling medium.EFFECT: improving the accuracy of heat transfer coefficient determination in convective cooled parts.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к теплофизическим измерениям и может быть использовано для контроля параметров теплопередачи в конвективно охлаждаемых деталях, например в лопатках газовых турбин.The invention relates to thermophysical measurements and can be used to control heat transfer parameters in convectively cooled parts, for example, in gas turbine blades.

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи путем испытания охлаждаемой детали в жидкометаллическом термостате (патент РФ №2220409, публ. 27.12.2003, МПК G01M 15/00), согласно которому деталь, например лопатку газотурбинного двигателя, укомплектовывают трубопроводной арматурой для подвода и отвода газообразной или жидкой охлаждающей среды, средствами для измерения температур среды и наружной поверхности стенки детали в контрольных точках и погружают в тигель с кристаллическим веществом, имеющим температуру, равную его температуре кристаллизации. Включают продувку и производят измерение температур среды Тср и наружной поверхности стенки детали Тн, фиксируют время проведения измерения от момента начала продувки τ и определяют коэффициент теплоотдачи α по формуле:A known method for determining the heat transfer coefficient by testing a cooled part in a liquid metal thermostat (RF patent No. 2220409, publ. 12/27/2003, IPC G01M 15/00), according to which the part, for example, a blade of a gas turbine engine, is equipped with pipe fittings for supplying and discharging gaseous or liquid cooling medium, means for measuring the temperature of the medium and the outer surface of the wall of the part at control points and immersed in a crucible with a crystalline substance having a temperature equal to its crystal temperature allization. Turn on the purge and measure the temperature of the medium T cf and the outer surface of the wall of the part T n , record the time of the measurement from the start of the purge τ and determine the heat transfer coefficient α by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где α - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К: δс - толщина стенки детали, м; λс - коэффициент теплопроводности материала стенки детали, Вт/м2К; λк - коэффициент теплопроводности кристаллического вещества, Вт/м2К; L - скрытая теплота кристаллизации кристаллического вещества, Дж/кг; ρ - плотность кристаллического вещества, кг/м3; τ - время проведения измерения температуры наружной поверхности стенки детали от момента начала продувки, с; Тк - температура кристаллизации кристаллического вещества, К; Тср - температура охлаждающей среды, К; Тн - температура наружной поверхности стенки детали.where α is the heat transfer coefficient, W / m 2 K: δ s is the wall thickness of the part, m; λ s is the coefficient of thermal conductivity of the material of the wall of the part, W / m 2 K; λ to - thermal conductivity of a crystalline substance, W / m 2 K; L is the latent heat of crystallization of a crystalline substance, J / kg; ρ is the density of the crystalline substance, kg / m 3 ; τ is the time of measuring the temperature of the outer surface of the wall of the part from the moment the purge began, s; T to - the crystallization temperature of the crystalline substance, K; T cf - the temperature of the cooling medium, K; T n - the temperature of the outer surface of the wall of the part.

Недостатком настоящего технического решения является низкая точность определения коэффициентов теплоотдачи, вызванная изменением температуры на входе в деталь Тср в начальный момент продувки, что обусловлено нестационарностью процесса. Также недостатком данного способа является низкая информативность, обусловленная тем, что коэффициент теплоотдачи определяется только для участков лопатки, где установлены термопары, количество которых ограничено.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of determining the heat transfer coefficients, caused by a change in temperature at the inlet to the part T cf at the initial moment of purging, due to the non-stationary process. Another disadvantage of this method is the low information content, due to the fact that the heat transfer coefficient is determined only for sections of the blades where thermocouples are installed, the number of which is limited.

Известен способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали (патент РФ №2084881, публ. 20.07.1997, МПК G01N 25/18,). Согласно данному способу определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, например лопатки турбины, включающему погружение исследуемой детали в расплав высокотеплопроводного металла при температуре его кристаллизации, продувку детали охлаждающей средой с замером температуры среды на выходе из детали, извлечение ее из расплава и измерение толщины отвержденной корки металла с последующим расчетом искомых параметров, продувку осуществляют в два этапа при одинаковом расходе охлаждающей среды, продолжительность τ1 одного из которых равна или больше длительности τс процесса стабилизации температуры охлаждающей среды на выходе из детали, а длительность τ2 второго этапа больше τ1, определяют коэффициент теплопередачи по формулеA known method for determining the coefficient of heat transfer through the wall of a convectively cooled part (RF patent No. 2084881, publ. 07/20/1997, IPC G01N 25/18,). According to this method of determining the heat transfer coefficient through the wall of a convectively cooled part, for example, a turbine blade, which includes immersing the test part in a melt of a highly conductive metal at its crystallization temperature, purging the part with a cooling medium with measuring the temperature of the medium at the outlet of the part, removing it from the melt and measuring the thickness of the cured metal crusts with the subsequent calculation of the desired parameters, the purge is carried out in two stages at the same flow rate of the cooling medium, food zhitelnost τ 1 one of which is equal to or greater than the duration τ with the stabilization temperature of the cooling medium at the exit from the workpiece, and the duration τ 2 of the second stage of longer τ 1 is determined using the formula coefficient of heat transfer

Figure 00000002
Figure 00000002

где δ1, δ2 толщина корки металла, образовавшейся на поверхности детали, соответственно после первой и второй продувок в кристаллизующемся расплаве.where δ 1 , δ 2 the thickness of the crust of the metal formed on the surface of the part, respectively, after the first and second blowing in the crystallizing melt.

Недостатком данного технического решения является низкая точность определения коэффициентов теплоотдачи, вызванная невозможностью обеспечения с требуемой точностью одинаковых условий повторных экспериментов, таких как расход охлаждающего воздуха и температура воздуха на входе в лопатку.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of determining the heat transfer coefficients, due to the inability to provide the required accuracy with the same conditions for repeated experiments, such as the flow rate of cooling air and the air temperature at the inlet to the blade.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ определения коэффициентов теплопередачи в конвективно охлаждаемых деталях (Тепловые и гидравлические характеристики охлаждаемых лопаток газовых турбин / С.З. Копелев, М.Н. Галкин, А.А. Харин, И.В. Шевченко. - М.: Машиностроение, 1993, 176 с.), включающий операции погружения исследуемой детали в расплав чистого высокотеплопроводного металла перегретого выше температуры его кристаллизации, охлаждение расплава и лопатки до температуры кристаллизации, продувки детали охлаждающей средой в течение заданного интервала времени τ, извлечения детали из расплава и измерения толщины намороженной корки металла с последующим расчетом искомых характеристик. В данном способе коэффициент теплопередачи К вычисляют по формулеClosest to the technical nature of the present invention is a method for determining heat transfer coefficients in convectively cooled parts (Thermal and hydraulic characteristics of cooled gas turbine blades / S.Z. Kopelev, M.N. Galkin, A.A. Kharin, I.V. Shevchenko . - M .: Mashinostroenie, 1993, 176 pp.), Including the operation of immersing the test piece into a melt of a pure high-conductivity metal superheated above its crystallization temperature, cooling the melt and blades to a crystallization temperature, and blowing details by the cooling medium for a given time interval τ, extracting the part from the melt and measuring the thickness of the frozen metal crust with the subsequent calculation of the desired characteristics. In this method, the heat transfer coefficient K is calculated by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

где δк - толщина корки металла, образовавшейся на детали при ее продувке в кристаллизующемся расплаве; τ время продувки; L - теплота кристаллизации; ρ - плотность расплавленного металла; Ткр - температура кристаллизации расплава; Тв - температура охлаждающей среды.where δ to - the thickness of the crust of the metal formed on the part when it is purged in the crystallizing melt; τ purge time; L is the heat of crystallization; ρ is the density of the molten metal; T cr - the temperature of crystallization of the melt; T in - temperature of the cooling medium.

Недостатком настоящего технического решения является низкая точность определения параметров теплопередачи, обусловленная влиянием на указанные параметры толщины корки металла, образовавшейся на поверхности детали при нестационарных условиях на начальном этапе продувки, которые не могут быть адекватно описаны приведенным расчетным выражением, справедливым лишь для стационарного режима теплообмена.The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of determining the heat transfer parameters due to the influence on the indicated parameters of the thickness of the metal crust formed on the surface of the part under unsteady conditions at the initial stage of purging, which cannot be adequately described by the above calculation expression, valid only for the stationary heat transfer mode.

Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение влияния нестационарного режима теплообмена на начальном этапе продувки на процесс испытания детали.The technical task of the invention is the elimination of the influence of unsteady heat transfer at the initial stage of purging on the test process of the part.

Технический результат заключается в повышении точности определения коэффициента теплопередачи к охлаждающей среде.The technical result consists in increasing the accuracy of determining the coefficient of heat transfer to the cooling medium.

Это достигается тем, что в известном способе определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, включающем погружение исследуемой детали в расплав высокотеплопроводного металла, перегретого выше температуры его кристаллизации, охлаждение расплава и детали до температуры кристаллизации, продувку детали охлаждающей средой с замером времени продувки и температуры среды на входе в деталь, извлечение ее из расплава и измерение толщины отвержденной корки металла с последующим расчетом коэффициента теплопередачи, в процессе испытания детали при ее нахождении в расплаве в момент времени τ1 снимают первую корку, причем τ1≥τс, где τс - время стабилизации температуры охлаждающей среды на входе в деталь, а по окончании продувки в момент времени τп после извлечения детали из расплава измеряют толщину второй корки, после чего определяют коэффициент теплопередачи по формулеThis is achieved by the fact that in the known method for determining the coefficient of heat transfer through the wall of a convectively cooled part, including immersing the investigated part in a melt of a highly conductive metal superheated above its crystallization temperature, cooling the melt and the part to crystallization temperature, purging the part with a cooling medium with measuring the purge time and temperature the medium at the entrance to the part, removing it from the melt and measuring the thickness of the cured metal crust with the subsequent calculation of the heat coefficient transfer, during the testing of the part when it is in the melt at time τ 1, the first crust is removed, where τ 1 ≥ τ s , where τ s is the stabilization time of the temperature of the cooling medium at the inlet to the part, and at the end of purging at time τ p after removing the part from the melt, measure the thickness of the second crust, after which the heat transfer coefficient is determined by the formula

Figure 00000004
Figure 00000004

где δ - толщина второй корки металла, образовавшейся на поверхности детали за промежуток времени (τп-τ1) при продувке в кристаллизирующемся расплаве, τ1 - время съема первой корки; τп - время окончания продувки; L - теплота кристаллизации; ρ - плотность расплавленного металла; Ткр - температура кристаллизации расплава и Тв - температура охлаждающей среды.where δ is the thickness of the second crust of the metal formed on the surface of the part for a period of time (τ p -τ 1 ) when blowing in the crystallizing melt, τ 1 is the time of removal of the first crust; τ p - time to end purge; L is the heat of crystallization; ρ is the density of the molten metal; T cr - the crystallization temperature of the melt and T in - the temperature of the cooling medium.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена установка для реализации предлагаемого способа определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, на фиг. 2 представлены результаты изменения температуры среды на входе в деталь в зависимости от времени продувки.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a setup for implementing the proposed method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convectively cooled part; FIG. 2 shows the results of a change in the temperature of the medium at the inlet to the part, depending on the time of purging.

Установка для реализации предлагаемого способа определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали содержит рабочий участок 1 с закрепленной на нем препарированной для испытаний лопаткой, подъемное устройство 2 для извлечения тигля 3 с расплавом из муфельной печи 4, а также погружения лопатки в расплав и извлечения лопатки из расплава путем опускания тигля 3. Компрессор 5 соединен трубопроводом с расходомером 6, который далее соединен с первым электропневмоклапаном 7 для подачи воздуха в рабочий участок 1. Расходомер 6 снабжен манометром 8 и хромель-копелевой термопарой 9 для замера давления и температуры воздуха, установленными на входе в лопатку на рабочем участке 1.Installation for implementing the proposed method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convectively cooled part contains a working section 1 with a blade prepared for testing, a lifting device 2 for removing the crucible 3 with the melt from the muffle furnace 4, as well as immersing the blade in the melt and removing the blade from the melt by lowering the crucible 3. The compressor 5 is connected by a pipeline to a flowmeter 6, which is further connected to the first electro-pneumatic valve 7 for supplying air to the working section 1. P the flow meter 6 is equipped with a manometer 8 and a chromel-kopel thermocouple 9 for measuring pressure and air temperature, installed at the inlet of the blade on the working section 1.

Установка снабжена пневмоцилиндром 10 со штоком 11. На конце штока 11 закреплено приспособление для съема корки 12, часть которого, контактирующая с коркой цинка, выполнена в виде металлической пластины эквидестантной поверхности лопатки в верхнем сечении. Пневмоцилиндр 10 соединен с компрессором 5 воздушной магистралью 13, через второй электропневмоклапан 14. Выходные магистрали второго электропневмоклапана 14 подключены к верхней и нижней полости пневмоцилиндра 10 для перемещения штока в нижнее или верхнее положение. Установка имеет блок управления 15 с секундомером для переключения первого 7 и второго 14 электропневмоклапанов и записи времени их срабатывания.The installation is equipped with a pneumatic cylinder 10 with a rod 11. A device for removing the crust 12 is fixed at the end of the rod 11, part of which is in contact with the zinc crust and is made in the form of a metal plate of the equidistant surface of the blade in the upper section. The pneumatic cylinder 10 is connected to the compressor 5 by an air line 13 through a second electro-pneumatic valve 14. The output lines of the second electro-pneumatic valve 14 are connected to the upper and lower cavities of the pneumatic cylinder 10 to move the rod to the lower or upper position. The installation has a control unit 15 with a stopwatch to switch the first 7 and second 14 electro-pneumatic valves and record the time of their operation.

Реализация указанным устройством предлагаемого способа определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали осуществляется следующим образом.Implementation by the specified device of the proposed method for determining the heat transfer coefficient through the wall of the convectively cooled part is as follows.

Препарированную для испытаний охлаждаемую деталь, например, лопатку газовой турбины, подсоединяют к рабочему участку 1, погружают с помощью подъемного устройства 2 в тигель 3 с расплавом цинка (в частности, марки Ц00), перегретого выше температуры кристаллизации Ткр=419.4°С на 40°С в муфельной печи 4, выдерживают в расплаве до достижения расплавом температуры кристаллизации цинка, продувают лопатку воздухом в течение τп=19 с. Манометром 8 и расходомером 6 регистрируют давление и расход воздуха Gв=7.8 г/с. Термопарами 9 замеряют температуру воздуха в расходомере 6 на входе и выходе из лопатки. Секундомер в блоке управления 15 измеряет время продувки. Перед погружением лопатки в тигель 3 шток 11 с приспособлением для съема корки 12 находятся в верхнем положении. В начальный момент продувки блок управления 15 переключает первый электропневмоклапан 7 на продувку лопатки воздухом, подаваемым от компрессора 5, и включает секундомер. При достижении температуры на входе в лопатку (фиг. 2) постоянного значения, блок управления 15 выдает сигнал на второй электропневмоклапан 14, воздух по воздушной магистрали 13 подается в верхнюю полость пневмоцилиндра 10, перемещая шток 11 и приспособление для съема корки 12 вниз. Корка металла снимается с лопатки и перемещается из положения I в положение II (фиг. 1). Время съема корки τ1=7 с фиксируется секундомером блока управления 15. После окончания продувки лопатки блок управления 15 отключает подачу воздуха, переключая первый электропневмоклапан 7 на дренаж, фиксирует время τп и выдает команду на извлечение лопатки из тигля 3, путем его опускания в муфельную печь 4. Измеряют толщину корки δ, образовавшейся на поверхности лопатки за промежуток времени (τп-τ1)=12 с. (фиг. 2). По результатам измерений рассчитывают плотность теплового потока q=δρL/(τп-τ1) и коэффициент теплопередачи К=q/(Tкр-Tв). Для критической точки входной кромки в среднем сечении лопатки плотность теплового потока q, рассчитанная по толщине корки q=685 кВт/м2, а К=2283 Вт/м2К.A cooled part prepared for testing, for example, a gas turbine blade, is connected to the working area 1, immersed with a lifting device 2 into a crucible 3 with zinc melt (in particular, grade C00), 40 ° C superheated above the crystallization temperature Tkr = 419.4 ° С C in the muffle furnace 4, kept in the melt until the melt reaches the crystallization temperature of zinc, blow the blade with air for τ p = 19 s. A pressure gauge 8 and a flow meter 6 record the pressure and air flow rate Gв = 7.8 g / s. Thermocouples 9 measure the air temperature in the flow meter 6 at the inlet and outlet of the blades. A stopwatch in the control unit 15 measures the purge time. Before immersing the blades in the crucible 3, the rod 11 with the device for removing the crust 12 are in the upper position. At the initial moment of purging, the control unit 15 switches the first electro-pneumatic valve 7 to purge the blades with air supplied from the compressor 5, and includes a stopwatch. When the temperature at the inlet to the blade (Fig. 2) reaches a constant value, the control unit 15 gives a signal to the second electro-pneumatic valve 14, air is supplied through the air line 13 to the upper cavity of the pneumatic cylinder 10, moving the rod 11 and the device for removing the crust 12 down. The crust of metal is removed from the scapula and moves from position I to position II (Fig. 1). The peel removal time τ 1 = 7 s is fixed by the stopwatch of the control unit 15. After the blast is purged, the control unit 15 cuts off the air supply by switching the first electro-pneumatic valve 7 to the drain, fixes the time τ p and issues a command to remove the blade from the crucible 3, by lowering it into muffle furnace 4. Measure the thickness of the crust δ formed on the surface of the blade for a period of time (τ p -τ 1 ) = 12 s. (Fig. 2). From the measurements was calculated heat flow density q = δρL / (τ 1 -τ n) and the heat transfer coefficient K = q / (T cr -T c). For a critical point of the input edge in the middle section of the blade, the heat flux density q calculated from the thickness of the crust q = 685 kW / m 2 and K = 2283 W / m 2 K.

На фиг. 2 показана зависимость температуры охлаждающей среды на входе в лопатку от времени испытаний по предлагаемому способу, откуда видно, что на начальном этапе продувки детали в жидкометаллическом термостате температура охлаждающей среды плавно меняется от 70°С до 26°С и далее остается практический постоянной. Съем первой корки при τ1=6 с (τ1>τс) обеспечивает формирование корки на поверхности лопатки в условиях стационарного режима.In FIG. Figure 2 shows the dependence of the temperature of the cooling medium at the inlet of the blade on the test time according to the proposed method, from which it can be seen that at the initial stage of purging the part in the liquid metal thermostat, the temperature of the cooling medium smoothly changes from 70 ° C to 26 ° C and then remains practically constant. The removal of the first crust at τ 1 = 6 s (τ 1 > τ s ) ensures the formation of a crust on the surface of the scapula under stationary conditions.

При проведении испытания той же лопатки по способу-прототипу при τп=12 с, таком же расходе воздуха Gв и температуре воздуха в магистрали Т, плотность теплового потока в той же точке лопатки составила q=596 кВт/м2, а К=1985 Вт/м2К. Таким образом, продувка при том же времени 12 с приводит к тому, что в течение 6 секунд имеет место нестационарный процесс теплообмена, что приводит к уменьшению толщины корки на поверхности лопатки и погрешности в определении коэффициента теплопередачи в размере 15%.When testing the same blade according to the prototype method at τ p = 12 s, the same air flow rate Gв and air temperature in the highway T, the heat flux density at the same point of the blade was q = 596 kW / m 2 , and K = 1985 W / m 2 K. Thus, blowing at the same time 12 s leads to the fact that within 6 seconds there is an unsteady heat transfer process, which leads to a decrease in the thickness of the crust on the surface of the blade and the error in determining the heat transfer coefficient of 15% .

Использование изобретения позволяет повысить точность определения коэффициента теплопередачи к охлаждающей среде за счет исключения погрешности, обусловленной начальным этапом продувки детали в условиях с нестационарным процессом теплообмена.The use of the invention improves the accuracy of determining the coefficient of heat transfer to the cooling medium by eliminating the error due to the initial stage of purging the part in conditions with an unsteady heat transfer process.

Claims (1)

Способ определения коэффициента теплопередачи через стенку конвективно охлаждаемой детали, включающий погружение исследуемой детали в расплав высокотеплопроводного металла, перегретого выше температуры его кристаллизации, охлаждение расплава и детали до температуры кристаллизации, продувку детали охлаждающей средой с замером времени продувки и температуры среды на входе в деталь, извлечение ее из расплава и измерение толщины отвержденной корки металла с последующим расчетом коэффициента теплопередачи, отличающийся тем, что в процессе испытания детали при ее нахождении в расплаве в момент времени τ1 снимают первую корку, причем τ1≥τс, где τс - время стабилизации температуры охлаждающей среды на входе в деталь, а по окончании продувки в момент времени τп после извлечения детали из расплава измеряют толщину второй корки, после чего определяют коэффициент теплопередачи по формуле
Figure 00000005
где δ - толщина второй корки металла, образовавшейся на поверхности детали за промежуток времени (τп - τ1) при продувке в кристаллизирующемся расплаве; τ1 - время съема первой корки; τп - время окончания продувки; L - теплота кристаллизации; ρ - плотность расплавленного металла; Ткр - температура кристаллизации расплава и Тв - температура охлаждающей среды.A method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convectively cooled part, including immersing the investigated part in a melt of a highly conductive metal superheated above its crystallization temperature, cooling the melt and the part to crystallization temperature, purging the part with a cooling medium with measuring the purge time and the temperature of the medium at the entrance to the part, removing it from the melt and measuring the thickness of the cured metal crust with the subsequent calculation of the heat transfer coefficient, characterized in that in percent The test process when a part is in the melt at a time instant τ 1 removes the first crust, where τ 1 ≥ τ s , where τ s is the stabilization time of the temperature of the cooling medium at the inlet to the part, and at the end of purging at time τ p after the part is removed the thickness of the second crust is measured from the melt, after which the heat transfer coefficient is determined by the formula
Figure 00000005
where δ is the thickness of the second crust of the metal formed on the surface of the part for a period of time (τ p - τ 1 ) when blowing in a crystallizing melt; τ 1 - the time of removal of the first peel; τ p - time to end purge; L is the heat of crystallization; ρ is the density of the molten metal; T cr - the crystallization temperature of the melt and T in - the temperature of the cooling medium.
RU2018116038A 2018-04-27 2018-04-27 Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part RU2677973C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116038A RU2677973C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018116038A RU2677973C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2677973C1 true RU2677973C1 (en) 2019-01-22

Family

ID=65085205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018116038A RU2677973C1 (en) 2018-04-27 2018-04-27 Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2677973C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796333C1 (en) * 2022-12-14 2023-05-22 Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Method for determining heat transfer coefficient of a part

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU550008A1 (en) * 1975-01-27 1977-09-05 Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского Method of determining heat-transfer factor
SU1081504A1 (en) * 1982-09-13 1984-03-23 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Heat transfer coefficient determination method
SU1341505A1 (en) * 1986-02-24 1987-09-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method of determining heat transfer coefficient
GB2217453A (en) * 1988-04-13 1989-10-25 Gen Electric Measurement of heat flux and heat transfer coefficients on the surface of a cooled component
SU1822959A1 (en) * 1990-07-06 1993-06-23 Mo Aviatsion Tekh Inst Method of determination of heat transfer coefficient
RU2084881C1 (en) * 1994-07-14 1997-07-20 Московский государственный авиационный технологический университет им.К.Э.Циолковского Method for determining heat-transfer coefficient of convectively cooled wall of part
RU2220409C2 (en) * 2001-11-21 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Procedure establishing convective heat transfer coefficient

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU550008A1 (en) * 1975-01-27 1977-09-05 Московский авиационный технологический институт им. К.Э.Циолковского Method of determining heat-transfer factor
SU1081504A1 (en) * 1982-09-13 1984-03-23 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Heat transfer coefficient determination method
SU1341505A1 (en) * 1986-02-24 1987-09-30 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Method of determining heat transfer coefficient
GB2217453A (en) * 1988-04-13 1989-10-25 Gen Electric Measurement of heat flux and heat transfer coefficients on the surface of a cooled component
SU1822959A1 (en) * 1990-07-06 1993-06-23 Mo Aviatsion Tekh Inst Method of determination of heat transfer coefficient
RU2084881C1 (en) * 1994-07-14 1997-07-20 Московский государственный авиационный технологический университет им.К.Э.Циолковского Method for determining heat-transfer coefficient of convectively cooled wall of part
RU2220409C2 (en) * 2001-11-21 2003-12-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" Procedure establishing convective heat transfer coefficient

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796333C1 (en) * 2022-12-14 2023-05-22 Федеральное Автономное Учреждение "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" Method for determining heat transfer coefficient of a part

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103698331B (en) A kind of high temperature solidification phase transition rule determination experiment method and device
CN110851997B (en) System and method for measuring and predicting thickness of real initial solidified blank shell in crystallizer
CN111208016B (en) Continuous casting billet surface crack propagation critical strain measurement and crack propagation prediction method
CN101101270A (en) Petroleum product condensation point metering device
RU2677973C1 (en) Method for determining the heat transfer coefficient through the wall of a convective cool part
JP2020011255A (en) Casting state determination device, casting state determination method, and program
JP4105839B2 (en) In-mold casting abnormality detection method in continuous casting
CN111521461A (en) Prediction method for austenite grain growth behavior in continuous casting billet heating process
Li et al. Elevated-temperature gigacycle fatigue properties of nickel based superalloy: Grain related cracking mechanism and life prediction modelling
US5178463A (en) Method of and apparatus for measuring coolant quenching rates
ES2949545T3 (en) Method and apparatus for monitoring a continuous steel casting process
CN108693207A (en) The devices and methods therefor of interface heat flux density during metal Sub realizable fuzzy matrix is measured under a kind of control climate
CN104749194A (en) Prediction method for interdendritic shrinkage porosity in directionally solidified casting piece
CN111044563B (en) Method for rapidly testing heat transfer performance of high-temperature inorganic nonmetallic material based on hot wire method
US3620068A (en) Quench calorimeter
KR101536477B1 (en) Apparatus and method of measuring gap between nozzle and cooling wheel using rear light in manufacturing amorphous fiber
Mazza et al. The mold temperature mapping with ultrasonic contactless technology is the key for the real-time initial solidification process control tools
RU2315983C1 (en) Method of nondestructive testing of articles
RU2084881C1 (en) Method for determining heat-transfer coefficient of convectively cooled wall of part
Velička et al. Research of heat transport in mould for continuous casting of steel
Prasad et al. The Measurement of heat flow within a DC casting mould
Čarnogurská et al. Thermal effects of a high-pressure spray descaling process
CN113096743B (en) Alloy hot cracking sensitivity prediction method based on characteristic parameters of solidification path
Camisani-Calzolari, FR*, Craig, IK* & Pistorius Quality prediction in continuous casting of stainless steel slabs
RU2220409C2 (en) Procedure establishing convective heat transfer coefficient