Исследование влияния характеристик распыленных охлаждающих жидкостей на тепловые потоки

Внедрение: 2016 г.

Установка измерительная LTR была использована группой ученых из Пензенского государственного университета для исследования параметров применения смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) в распылённом состоянии. Данная технология применяется в сфере металлообработки. Распыление СОЖ резко сокращает расход жидкости, что положительно влияет на различные показатели эффективности технологии.  

В ранее опубликованной методике экспериментальных исследований охлаждающей способности СОЖ в распылённом состоянии [1] в качестве охлаждаемого образца предложено использовать тело простой геометрической формы и учитывать тепловой поток только по одной оси координат. Практически это реализовывалось следующим образом: в качестве образца выбран цилиндр, в процессе эксперимента охлаждалась торцевая поверхность образца, остальная поверхность образца теплоизолировалась (рисунок 1).

Рисунок 1. Схема стенда для исследования величины теплового потока, отводимого распыленными жидкостями: 1 – охлаждаемый образец; 2 – теплоизолирующий кожух; 3 – термопары; 4 – факел распыленной жидкости; 5 – распылитель; 6 – штатив; 7 – измерительная шкала.

Общий вид стенда [2] для проведения экспериментальных исследований представлен на рисунке 2. В процессе проведения исследований фиксировалось изменение температуры четырех термопар, расположенных на разном расстоянии от охлаждаемой поверхности. Для фиксации изменений температуры использовался АЦП LTR114, установленный в 8‑местном крейте LTR. Проведенные исследования позволили определить изменения величины тепловых потоков при изменении состава, расхода и дисперсности распыленных водно-масляных СОЖ.

Рисунок 2. Общий вид стенда для исследования величины теплового потока, отводимого распыленными жидкостями.

Согласно полученным данным, увеличение содержания масляного компонента в составе распыляемой СОЖ ведет к снижению количества отводимого тепла, при этом теоретически определенная величина теплового потока на 1‑5 % выше получаемого в результате экспериментальных исследований. Это можно объяснить несовершенством существующей теории теплообмена при испарительном охлаждении распыленной жидкости, содержащей в составе масляный компонент, который образует на охлаждаемой поверхности пленку, изменяющую характер кипения жидкости.

Увеличение дисперсности распыления охлаждающей жидкости до 10‑15 мкм приводит к повышению теплоотвода. Однако дальнейшее увеличение дисперсности распыла уменьшает отводимый тепловатой поток, что связано со снижением проникающей способности капли и сокращением количества испаряющейся жидкости. В данном случае уменьшение размера капли приводит к трансформации воздушно-капельного способа охлаждения в охлаждение воздушным потоком с высокой влажностью.

Источники:

1. Курносов Н.Е., Николотов А.А. Методика оценки охлаждающей способности распыленных СОТС // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2009. – № 2 (10). – С. 166‑175
2. Сызранцев А. Ю., Николотов А.А. Влияние характеристик распыленных охлаждающих жидкостей на тепловые потоки // II Всероссийская научно-техническая конференция для молодых ученых и студентов с международным участием. Сборник статей. – 2016. – С. 195‑197.

.

Разработчик: Сызранцев А. Ю., Курносов Н.Е., Николотов А.А. (ФГБОУ ВО Пензенский государственный университет)