Теплофизические процессы при термомеханических колебаниях нагревателей в жидкостях и газах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РФ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКИЙ ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 536.24

ШАТАЛОВ Андрей Федорович

ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЯХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ

Специальность 01,04.14 - Теплофизика и молекулярная физика

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нальчик 1993

Работа выполнена в лаборатории кафедры теоретической физики Ставропольского ордена Дружбы народов государственного педагогического института.

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук, профессор Е.И. НЕСИС

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук, профессор ДИКИНОВ Х.Ж., Кандидат физико-математических наук, доцент РОГОВ В.М.

Ведущая организация- <ьрсг)МЬспслиТегсниНъе КШл К*гСГи7УТ

Защита диссертации состоится " 2С " 1993 года

в 10 ч. 0-и мин. на заседании Специализированного совета Д-063.88.01 при Кабардино-Балкарском ордена Дружбы народов государственном университете.

Ваш отзыв в двух экземплярах,скрепленный гербовой печатью просим направлять по адресу: 360004- г.Нальчик ул.Чернышевского 172

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КЕГу. Автореферат разослан " 199^ года.

Ученый секретарь Специализированного совета

кандидат физико-математических наук А.А.Ахкубеков

АННОТАЦИЯ

Современная- техника нуждается в высокоэффективных методах отвода тепла. С этой точки зрения особый интерес представляют процессы кипения и вынужденной конвекции, способные обеспечить значительные тепловые потоки от охлаждаемых деталей. Интенсивность теплообмена, помимо прочего, зависит от относительной скорости нагревателя, поэтому механические колебания горячего тела в кипящих и недогретых жидкостях, а также газах способствуют увеличению коэффициента теплоотдачи. Разработке а исследованию новых методов интенсификации теплообмена с помощью термомеханических колебаний нагревателя и посвящена настоящая работа.

Актуальность теш. Механичеокие колебания или вибрации тонких нагревателей, сопровождаемые значительным ростом коэффициента теплоотдачи, можно получить различными методами. В представленной работе для возбуждения механических колебаний по нагревателю пропускался импульсный ток различной формы и частоты. При этом возникающие за счет периодического тепловыделения осцилляции температуры модулируют колебательный параметр проволочного нагревателя - его натяжение в . При соответствующих частоте и интенсивности таких модуляций проволока начинает совершать параметрические вибрации, а теплоотдача от нее в окружающую среду возрастает.

Поэтому изучение температурных (термических) осцилляций в тонких нагревателях является важной прикладной задачей современной высокотемпературной и криогенной техники. Изучение их важно также для теоретической теплофизики и теории колебательных процессов иной природы.

Как следует из имеющихся литературных данных систематического изучения метода интенсификация теплоотдачи параметрически-

ми вибрациями нагревателя, возбуждаемыми температурными осцилля- . цнями практически не проводилось. Поэтому нами выполнено подробг ное исследование механизма возбуждения термолараметрических вибраций тонких нагревателей, погруженных в кидкости и газы, а такие влияние указанных вибраций на интенсивность теплопередачи.

Цель работы состояла, во-первых в практическом получении теркомеханических колебаний нагревателей возбуждением в них температурных осцилляции и исследовании условий, при которых эти колебания наиболее интенсивны, во-вторых в изучении влияния тер-моглеханических колебаний (ТМК) на процессы теплопередачи - на коэффициент теплоотдачи при конвекции и кипении, а также на динамику пузыреобразования, в-третьих в практическом получении тер-мокеханических колебаний ферромагнитных нагревателей во внешних магнитных полях, в изучении условий возбуждения таковых и их влияния на теплообмен в воздушной среде, в-четвертых в физическом анализе полученных результатов и математическом описании полученных закономерностей.

Научная новизна. Изучено влияние параметра ¿с кнх колзбантш,

- у токкт-;;: нагревателей осщлляпяяич тонпература но топ-

пр« гтеняп п конвекции.

Ешснены механизмы возбуждения ТМК проволочных нагревателей г условия при которых интенсивность вибраций максимальна.

Внесены некоторые уточнения в теорию параметрических коле-Саакй для случая модуляций релаксационными температурными осцил-ляцгягя. Теоретически установлено, что существенную роль в воз-с-уйуенпи термомеханических колебаний играют механотермические " осцилляции,

Впервые предсказаны и экспериментально получены термомагни-

типические колебания (ТКЖ) ферромагнитных нагревателей во

внешних магнитных полях. Изучены закономерности их возбуадензя, намечены пути практического использования. Тепловая природа таких колебаний доказана прямыми опытами.

Практическая ценность. Значительный рост коэффициента теплоотдачи при термомеханических и термомагнитомеханических колебаниях нагревателей позволяет предположить перспективность использования этих видов колебаний в различных устройствах в целях интенсификации теплообмена. Важным является то, что указанные колебания могут быть возбуждены у тонких нагревателей без введения в системы специальных вибраторов.

Отдельные выводы работы могут быть полезны в областях техники, где необходимо возбудить или погасить поперечные колебания токонесущих проводов линий электропередач, различных микро-электроглнх устройств, а также в производстве проволок и полимерных волокон.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались 18-2^ и?л 1992 года на П Минском Мекдукародном форуме в институте тепло- и массопереноса им. А.В.Лыкова, на семинарах п за-езд-":'.мх кафедр теоретической и обсей физики Ставропольского пе' ■.'•статута в мае, октябре 1990 г., октябре 1991 г., на семи; -ис кафедры физики Ставропольского авиационного учидкса в <т"зг-л -з л октябре 1991 г. Окончательный вариант диссертант г.огх-га заседании яаф.теоретической физики Ставропольского п<г;-: :-,т:"г7та 25 сентября 1992 г.

Структур?- д объем работы. Диссертация состоит из ,

!/ -лап, заключения, выводов, списка литературы и пргто??:гак.

первая глава состоит из шести параграфов, она посгягзна ';рат:''.!;:у изложению теории параметрических и тешератур?кх колг-с'л:г-к:, о?г?ору я критическому анализу работ по кипению шосостг...

влиянию механических колебаний нагревателя на теплообмен при кипе ям и конвекцы, а таксе работ, посвященных исследованию тер^ момеханических колебаний в воздухе. Здесь же анализируются особенности температурных колебаний и их влияние на магнитные свойства ферромагнетиков.

Вторая глава, включающая три параграфа, описывает экспериментальные установки, методику проводимых изменений и калибровки приборов,- методы математико-стагистической обработки резуль- ■ татов опытов.

Глава 3, включающая четыре параграфа посвящена изложению основных экспериментальных результатов по изучении влияния термических осцилляции, возбуждаемых П-импульсами тока в тонких нагревателях на коэффициент конвективной теплоотдачи и коэффициент теплоотдачи при кипении воды, а также результатов изучения возбуждаемых температурными ооцилляцвяш механических колебаний нагревателей, погруженных в жидкость.

Четвертая глава, содержащая четыре параграфа посвящена физи ческоцу анализу процессов теплопереноса и закономерностей возбуждения термомеханических колебаний тонких нагревателей, погруженных в кипящую и недогретую воду.

В пятой главе, содержащей семь параграфов изучаются не известные ранее термомагнитомеханяческие колебания и проводится физический анализ.полученных результатов. Здесь *е обсуждаются возможные применения термомагнитомеханических колебаний в технике.

Полный объем работы составляет 169 е., из них основной текст - 94 е., рисунков - 43, библиография содержит 180 наименований.

Б первой обзорной главе подробно излагаются основы теорий параметрического резонанса и теории температурных колебаний. Описываются исследования термомеханических колебаний, обобщенные К.Ф.Теодсрчиком, работы Д.И.Пеннера, Я.В.Дубошинского, А.С.Вер,-меля, С.Е.Несиса и др., проводится анализ работ Е.И.Несиса и Л.М.Кульгиной по изучению теплообмена и кипения на вибрирующем нагревателе.

Проанализирован'ряд работ Б.М. Галицейского, Пеннея, Лемли-ча и др. по исследованию теплообмена от колеблющихся цилиндров в газе и жидкости при естественной и вынужденной конвекции.

Проведен критический анализ экспериментальных и теоретических работ, посвященных термопараметрическим колебаниям тонких электрообогреваемых проволок.

Вторая глава посвящена описанию созданных нами и использованных в работе экспериментальных установок, методики измерений и калибровка приборов, излагаются также способы математико-ста-тистической оценки точности измерений.

В первом параграфе изложена основная идея проводимых экспериментов, состоящая в получении самовозбуждающихся термомеханических колебаний проволочного нагревателя, помещенного в жидкую среду, с целью интенсифицировать теплоперенос. Описываются методики калибровки приборов в градусах температуры и единицах длины. Для калибровки шкалы осциллографа в град, температуры проводилось нагревание и охлаждение термометров сопротивления в термостате с одновременной регистрацией отклонений луча; дои калибрбвки шкалы в ед. длины проводилась регистрация отклонения луча осциллографа при смещениях датчиков на известные расстояния и при задании их вибраций меаду штангами измерительного устройства - штангенциркуля.

В этом же параграфе изложена методика изменения параметров

температурных осцилляций в тонких проволоках с использованием

двойного моста. ...

Второй параграф описывает методы математико-статистической

обработки результатов опытов. За наиболее достоверное значение

измеряемой величины наш принималось среднее арифметическое се— ^ л

рии проведенных опытов: л-^г ^ Q.I . В кавдом случае определялась граница доверительного интервала до найденному значенав

среднеквадратичной погрешности серии = I % и коэф-

V ЫП-ÍJ

фишенту Стъюдента. Последний определялся из таблиц дин надежности c¿- 0,95 и с учетом числа опытов в сериях.

В третьем параграфе дано описание экспериментальных установок, блочные схемы которых приведены на рис. I,

Основные элементы установки для изучения термомеханических колебаний нагревателей в жидкостях представлены на рис. I-A. Тонкий нагреватель - I, погружался в сосуд с дистиллированной водой - 2. •

Натяаение нагревателя регулировалось микрометрическим винтом - 3.

Создавая в нагревателе осцилляции температуры мы регистрировали его механические колебания и величину теплового потока к кипящей,или недогретой воде.

При изучении термомагнитомеханических колебаний применялся специально .изготовленный крутильный маятник- а (рио.1-Б), на котором располагался ферромагнитный нагреватель - б. Последний помешался в.зазор электромагнита - ЭМ с профильными наконечниками, обеспечивающими условие

Осцилляции температуры создавались пропусканием по нагревателям П-образного импульсного тока различных частот и амплитуд, формируемого электронной схемой - ФИ. . -

Температура нагревателей измерялась методом термометра сопротивления, в качестве которого использовались участка самих нагревателей.

Параметры механических колебаний нагревателей регистрировались фотометрическими датчиками - ФЭУ.

Регистрирующим прибором являлся двухканальный осциллограф типа С1-93.

Нагреватели представляли собой медную и никелевую проволоку диаметром ОД; 0,28; 0,36 мм.

Тепловые потоки рассчитывались по мощности подводимого тока, температура окружающего нагреватели жидкости и газа измерялась стандартными ртутными термометрами с ценой деления шкалы 0,1 К.

Третья глава диссертации посвящена опытному изучению влияния частоты и амплитуды термических осцилляций в тонком нагревателе на процессы теплопередачи при кипении и конвекции воды, а также на скорость нарастания, и размах механических колебаний нагревателя.

В первом параграфе описывается общая картина теплообмена при термических осщдаициях различных частот и амплитуд в тонком нагревателе, погруженном в воду.

Установлено, что нр.....гая с амплитуд & больших некоторого

критического значения вблизи определенных частотсОс' термических осцилляций имеет место некоторая смена режима кипения: уменьшение частоты^ и среднего отрывного диаметра & паровых пузырьков и резко выраженная турбулиэация примыкающих к нагревателю слоев жидкости. Число частотных интервалов с^', при которых наблюдаются описанные эффекты прямо зависит от величины О .

Во втором параграфе экспериментально исследуется влияние частоты сд и амплитуды 0 температурных осцилляций на коэффици-

ент конвективной теплоотдачи к воде. Результаты опытов показывают, что при £ОН вблизи частот сО{ температурных осцил-ляций наблюдается резкий рост величины °С и уменьшение среднего температурного напора лТ-Цг ~~ 1% . Значения частот определяются натяжением а диаметром применяемых нагревателей, число частот прямо зависят от амплитуды 0 , достигая пяти лря О = 50 К. Замечено также, что при некоторых частотах температурных осцил-ляйий локальное значение оказывается различным.

В третьем параграфе изучаются некоторые особенности кипения и интенсивности теплопередачи при термических осцилляциях в проволочном нагревателе. Из проведенных опытов следует, что яри кипении начиная с амплитуд О термических осцилляции больших вблизи некоторых частот ¿¿У колебаний температуры наблюдается рост коэффициента теплоотдачи (рис. 2), а так&е уменьшение на величину достигающую 40% частоты образования и среднего отрывного диаметра Р паровых пузырьков. Зафиксирование также уменьшение плотности активных центров парообразования.

Прирост коэффициента теплоотдачи наблюдался лишь вблизи определенных частот Сд{ температурных осциляяций и прямо зависел от амплитуды 0 осцилляции температуры нагревателя. Было установлено также, что с уменьшением удельного теплового потока величинадоС возрастала. Дискретные частоты , при которых имели место указанные эффекты также зависели от натяжения и диаметра применяемых нагревателей.

Локальная температура 7ст усредненная по времени в отдельных местах нагревателя имела на 2 3 К большее значение по отношению к усредненной по всей длине нагревателя. Эти точки нагревателя хорошо наблюдались визуально, т.к. пузыреобразование на них было наиболее интенсивным. Число таких точек находилось

I некоторой зависимости от частоты ¿0 температурных осцилляций. I наших опытах наблюдалось две или одна таких точки.

В четвертом параграфе приведены результаты опытов по изу-:ению влияния частоты СО и амплитуды 0 температурных осцилляций :а возбуждение вибраций погруженного в кипящую и недогретую шалость проволочного нагревателя.

Исследования показали, что при частотах температурных ос-[илляций сд, еду 2а)0'} ¿>л --¿¿¿>0; С0У « 5а)0-) (здеоъ сй0 _

собственная частота поперечных колебаний нагревателя в жидкости, определенная экспериментально) нагреватель совершает интенсивные :оперечные колебания. Для возбуждения их на частоте о>х амплитуда ? должна быть порядка 20 К, на частотах и Л порядка 35 К, а частотах сд< и Сд^ порядка 45 К, а. на частотах и>{ * орядка 50 К (рис. 3).

Важным оказалось то, что при равенстве частоты температурных сцилляций собственной частоте вибраций нагревателя {с£>=и)а ) еличина механической амплитуды ^ и скорость ее нарастания ока-ались наибольшими.

Глава четвертая посвящена физическому анализу процесса воз-уждения термомеханических колебаний тонких нагревателей и теп-оперекоса при них.

В первом параграфе анализируются опытные дачные с целью одтвердить гипотезу о нараметрическом характере термомеханиче-ких колебаний.

Параметрический характер термомеханических колебаний под- . веркдается во-первых соотношениями частот температурных ос-илляций, при которых возникают вибрации с собственной частотой до колебаний нагревателя, во-вторых прямой зависимостью ширины астотных областей ¿¿^ и размаха вибраций от амплитуды тешератур-

ных колебаний в нагревателе, в-третьих фазовым соотношением между осцилляцаями температуры га) и Бибрациями нагревателя, Беоьма близким к

Вгороа ррщу-раф посвяти изучении особенностей возбувденш термомеханических котабашт. Для этого тщательно изучена зависимость размаха вибпацкм нагревателя от соотношения частоты термических осцилляции с собственной частотой СЛ>0 его поперечных колебаний.

Остановлено, что во всех случаях максимум ширины частотных интервалов ¿0; и размаха^^ вибраций нагревателя наблюдается когда (рдс.З). Зто соответствует второму порядку резонанса, если основываться на классическом частотной условак параметрических колебаний:

О) = ё Од о ; ¿, о,."

гь

л поэтому находится в явном противоречии с классической теорией параметрического резонанса, согласно которой главкьш максимум долпэн наблюдаться при Л. ~ 1 ,

Дальнейшие опыты показали, что во всех случаях четных порядков параметрического резонанса размах вибраций существенно превышает случаи нечетного П- .

Б третьем дардглз-да проводится физически*! анализ особенно стей ¡шрашграческих термомохшгаческих колебаний тонких нагрева телей.

Показано, что в процессе возбуждения термомеханических колебаний существенную роль играют так называемые механотермичес-киз осцилляции ОС*) возникающие при периодическом лишении нагретых тал в более холодной среде. Влияние механотермических ос цияляций заключается в изменении закона нарастания и спада температуры в нагревателе, что приеодит при чётных порядках /2 к

'величанию притока к колеблющемуся нагревателю энергии , и, ¡аоборот ее убыли в случав /1- -нечетного. Существенно, что при Л-гатных амплитуда возбуждаемых вибраций нарастает значительно ¡ыстрей.

Четвертый параграф посвящен анализу теплофизических процес-юв при температурных осцилляциях в тонких нагревателях, В нем ;кспериментально показано, что причина увеличения коэффициента ■ешгоотдачи и смены решила кипения - возбуждающиеся параметрические термомеханические колебания нагревателя, приводящие к тур-¡улазации пограничного слоя жидкости. Механическое гашение коле->аний ео всех случаях приводило к уменьшению коэффициента тепло-идачи.

В характерном распределении температуры ^.пи длина нагре-1ателя, как выяснилось, играют решающую роль узлы и пучности,об-»азуюпдаеся при вибрациях нагревателя на обертонах сЭщ, 1инимумы Тег и соответственно максимумы сС приходятся на пучно-:ти вибрирующего нагревателя.

П^тая глава посвяиека опытному изучению впервые полученных сермомагнитомеханических колебаний и анализу результатов.

В первом параграфа рассматриваются условия получения термо-лагнитомеханнческих колебаний. Замечено, что вблизи точки Кюри Тс кривая намагниченности I (Т) резко спадает с ростом темпера-гуры т (ряс.4). Это позволило предположить, что создав з ферро-лагнетике, помещенном в уагнитноз поле осцилляции температуры зблизч его точки Кюри, моею модулировать силу, действующую на -юго в этом поле: /¿/а-При олрвдаленной частоте и ин-

тенсивности таких модуляций феррмагнотин способен совершать ме-саническиа колебания.

Во второе параграфа 'описаны основные чкеперимен.чльные результаты.

Действительно, при определенных условиях удается возбудить интенсивные термомагнитомеханичеокне колебания.

Амплитуда их вибрации слоаншл образом зависит от средней температуры ферромагнетика (рис.5) и возрастает при увеличении амплитуда О термических осцзшшций (рис.6).

Значение частоты СО температурных осцилляций (всегда кратное вибратора) и фазовых углов между и зависит от конфигурации магнитного поля и располокения точек его максимальной напряженности по отношению к вибратору.

кривые А (рис.?) соответствуют случаю, когда -Нм^хприходится иа области максимальных отклонений вибратора. Кривые Б и В ил люстрируыт соотношение когда Л пах. и равновесие ви-

братора совпадают. В последних случаях для возбуждения колебаний необходимо было начальное возмусвние вибраций извне.

В третьем давагсайе проводится анализ влияния средней темп рэтуры ферромагнетика на размах вибраций, которое по нашему пред положению обусловлено красой намагниченности ферромагнетика.

гт» ^

Те,уд ера тура Т , где имеет место максимум амплитуды вибраций, соответствует точке £> , крутого излома кривой 1(Т) (рис.4) Легко убедиться, что в этом случае произведение

максимально, что и обеспечивает наибольшее энергопоступление к вибратору.

Нами подобрано эмпирическое соотношение, позволяющее оценит размах вибраций теркомагнктомеханическюс колебаний при различных средних те.дпературах ферромагнетика

Г

АЧ,-

'^г-ТТц

здесь Ац соответствует температуре Г ; $ и ^ определяются уо-

ловиями возбуждения колебаний.

В четвертом параграфа анализируются причины различия законов возрастания размаха вибрации с ростом амплитуды О температурных осцилшщий.

Так, при средних температурах Т больших Т выполняется зависимость вида/4 ^ С 0 , а в случае

По нашему мнению, это можно объяснить ввдом кривой I (Т^ (рис.4). При температурах Т7* ^^ зависимость намагниченности от температуры имеет вил 1 (Т)~10~¿Т , а когда Т* Тс » г0 , р > С , О- - некоторые константы.

Поскольку приток колебательной эекргии зависит ог глубины модуляции магнитной силы Г, а он в нашем случае зависит от пульсаций намагниченности, то легко Задаться, что ари температурах ферромагнетика а в интервале Т#<7*7с ^'

Следствием изложенного- является разница в законах возрастания размаха вибраций с амплитудой термических осцилляции.

Пятый параграф 'посвящен физическому анализу временных соотношений мезду вибрациями ферромагнетика

А (6)

и температурными

осцилляцияма та).

Экспериментальные и теоретические дачные позволяют заключить, что термо:лагнитомеханические колебания, в отличие от обычных термэмеханических яв.чяются вынужденными. Приток энергии к вибратору происходит в случаях движения его к областям максимальной напряженности магнитного поля, сопровождаемого лонккением температуры.

В постом параграфа описываются опьтты, проведенные для подтверждения тепловой природы термомагнитомеханяческих колебаний.

Ферромагнитный вибратор помещался в камеру вакуумного поста. При откачке воздуха наблюдалось уменьшение размаха вибраций,

а при давлении 0,1рстц полное, прекращение вибраций. Указанное происходит из-за резкого ослабления конвективной теплоотдачи и уменьшения в силу этого амплитуды О температурных колебаний.

В следующих опытах мы получали термомагнитомеханические колебания при температурах ферромагнетика больших точки Кюри. Эксперименты показали, что в этом случае термомагнитомеханические колебания получить не удается, т.к. в этой области намагниченность и ее зависимость от температуры чрезвычайно малы.

Описанные опыты полностью подтвердили гипотезу о тепловой природе термомагнитомеханических колебаний.

В свтгьцом цзрзграфе мы постарались наметить пути практического использования термомагнитомеханических колебаний. Они могут быть использованы в радиотехнике, использующей ферромагнетики с низкими течками Кюри, а также в областях тегеники, где применяются так называемые магнитныэ жидкости.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведенные исследования показали, что осцилляции температуры возбуздавт интенсивные поперечные колэбания тонкого нагревателя начиная с некоторого критического значения амплитуды 0*р и только при определенном соотношении частоты осцилляций температуры с собственной частотой Сд0 поперечннх вибраций нагревателя.

При интенсивных термомеханяческих вибрациях нагревателей существенно изменяются параметры теплообмена - возрастает козффи- . циапт теплоотдачи, уменьшается частота отрыва, средний отрывной диаметр и плотность активных центров парообразования. Очень важно, что при этом заметно изменяются распределение температуры и коэффициент теплоотдачи вдоль проволочного нагревателя.

На основании анализа экспериментальных данных можно сделать

вывод, что размах термомеханических вибраций существенно зависит от соотношения частоты термических осцилляций с собственной частотой вибраций нагревателя и глубины цроникновения в него тепловых волн. Установлено также, что тармомеханическив колебания являются праметрическши и в их возбуждении существенную роль играют механотермичаские осцилляции.

Дальнейшие исследования показали, что у ферромагнитных нагревателей можно получить более сложные - термомагнитомеханиче-ские колебания. Размах таких колебаний зависит от средней температуры ферромагнетика, достигая максимума при некотором ее значе-

гп*

НИИ I

Термоыагнитомеханические колебания также интенсифицируют теплопередачу в окружающую нагреватель газовую среду.

Изучены закономерности возбуддания термомагнитоыеханичас-ких колебаний.

ВЫВОДЫ

1. Прямыми опытами показано, что пропуская по натянутой проволока П-образшй импульсный ток удается получить сочетание температурных и механических колебаний - термомеханические колебания.

2, Термомеханические колебания являются параметрическими. Необходимыми условиями получения интенсивных термомеханических колебаний являитсз^следующие:

а) частота сд импульсов тока должна быть связана с собственной^ частотой проволочного нагревателя соотношением

сй'Ъ0** > з» —

б) эффективная мощность импульсного тока должна быть доста- ., точной для получения необходимой глубины модуляций натяжения ■

проволочного нагревателя.

3. Существенную роль в возбуждении параметрических термомеханических колебании играют механотермические осцилляции, возникающие при периодическом движении нагретых тел в более холодной среде.

4. При параметрических термомеханических колебаниях'значительно возрастает коэффициент теплоотдачи к кипящей и недогре-той -жидкости..Величина коэффициента теплоотдачи оС прямо зависит от амплитуды О температурных колебаний.

5. Характер липьния на поверхности совершающего термомеханические колебания нагревателя существенно меняется, особенно вблизи пучностей колеблющегося нагревателя.

6. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность получения ранее не известного типа колебаний - тер-момагнитомэханкческих (у ферромагнитных нагревателей).

7. Экспериментально установлено, что размах вибрации при тардамагнитомеханических колебаниях прямо зависит от амплитуды термических осцилляции, а также от средней температуры ферромагнетика, достигая максимума при некоторой характерной температуре Т* , соответствующей точке перегиба кривой намагниченности данного ферромагнетика.

8. При термомагнитомеханических колебаниях нагревателей существенно увеличивается теплопередача в окружающую газовую среду, что позволяет предположить перспективность их применения в современной технике.

ПУШКАМИ ПО Tßffi ДИССЕРТАЦИИ

I. Носис С.Е., Шаталов А.«?. О новом типе термомеханических автоколебаний //ИФЖ, 1991. - Т.60, - .'s 5. - С. 813-816.

2. Несис Е.И., Шульгина Л.К., Шагалов А.<!>,, Несис С.Е., Сологуб И.С. Интенсифицирование вибрациями нагревателя теплоотдачи к кшявдй с недогревом жидкости // ШФ. Тепломассообмен.

3. Шаталов А.Ф. Термомагнитомеханические колебания, их свойства и возмонние применения Ц каучно-методические материалы/Ставропольское ВВАУЛШ. - Ставрополь, 1992. - Вып. 10, ч.1,-С. 79-86.

4. Шагалов А.ф.,Карлацкий Н.Н. Зависимость коэффициента теплоотдачи при конвекции от интенсивности термоглехзнических вибраций нагревателя // Научно-методические материалы / С тавро-польское ВВАУЛШ. -Ставрополь, 1992. - Вып. 10, ч. I. - С.87-91.

5. Несис Е.И., Шаталов А.5.', Кармацкии Н.П. Особенности параметрического возбуждения термомехаяических вибраций проволочного нагревателя // ИФ£, 1992. - Т. 63.- й 6. - С. 691-695.

Минск, 1992. - Л 4, 4.2. - С. 17-20

А: I

2

3

Рис. I. Схемы бкопершевтальных установок.

- проволочный нагрева- Б: а - раыка крутильного те ль, ятняка,

- сосуд с водой, б - никелевый нагрева

- Микрометрический * ® - осветители, вчнт. 'ЗА - электромагнит .

о 65 «6 189- ¿62 3ÍS ЧЧ1 504 56?

Рио.2. Зависимость коэффициента теплоотдачи oí от частоты ей термических осшдояшгд в проволочном нагревам ле. 11, * fO¿M

0,8

х0"5ОК в в - £0К

fe

6), С

6Ъ ав 183 üS Н? Vil soy ш

Рпо. 3. Зависимой тъ размаха %?¿ терлшохаатмескях

гябрацяй проволочного нагревателя от частоты со и'амплмуда & кзрмпчеояюс осцилляции.

J,*ÍOS А/м

А'

Ve

« 1 •

Т,К

100 ¿ÚO ¿00 "4 00 S"0O ffOO ^оо Рис. 4. Температурная кривая намагниченности Г нткеля.

t« 1A V 1

Ой

ÍV о

А)*1о*м

- xQ-i гок — íoK _ 5 к _

/ \ 1- о9'

t X \ (-•е-

/ \

л / \ О-, *

X ч,

___X' gtfS— i«*"*—■' ..о к

Г, К

РИО. 5. Завясдаость амплитуда Л тсрмомагнпто-механячэ'окпх в "фа ил й нпкелевогр нагревателя от сродной температуры Т нч- , коля.

и 1,0 0,8 0,6 0.V

о

А."lo м

К у.

О т«<Г<Тс

• т* < т*

,5 10 15 ¿O ¿S SO

Fío. G. -.авчодаость размаха ZА термомагнчтоме-jcarmecioíx вябрадай от ашдитуда темпера ту ршх осготлляшш в никеля.

Pi©, 7. Зр'Хчешис соотиоиен-'я кикду тампо-

ратуршмн T(t) и механ-чсоктед колебаниями ншсалерого впбратора при раз-лэтшх кон'чгурацпях мзгттного поля. Вархиг-о кр"шс не йотох'р. А,Б,В -- нзхзн-чаакпе колctiami; гшснив кривые - тзмперенурныа осдалляцш.