7.17 动态热试验


7.17.1 插入试验
    用某一温度等级的EC喷头试样,在标准方位和最不利方位各进行10次插入试验,同种型号其他温度等级的EC喷头,每种取3只试样进行最不利方位的插入试验。每种方位的RTI值按7.17.3和7.17.4规定的方法计算。
    干式EC喷头用其长度最短的产品进行试验。
    插入试验时EC喷头的固定基座应使用黄铜制作,应保证在每一个独立的插入试验中,在历时55s的试验期间内,测得的固定座或水的温升不超过2℃(固定座的温升采用热电偶进行测量,测点嵌入基座内从内螺纹根部径向向外不超过8mm,或将热电偶置于EC喷头入口内中心部的水中)。如果响应时间超过55s,固定座或水温的摄氏温度的增量数值在每个独立的插入试验中,不得超过响应时间(s)值的0.036倍。
    进行试验的EC喷头应在接口螺纹上缠1圈~1.5圈的聚四氟乙烯密封带,拧入固定座的力矩为(15±3)N•m。将每只待试EC喷头安装在风洞试验盖上,并将其保存在一恒温箱内,以使EC喷头和盖达到(20±5)℃的时间不少于30min。
    在试验前,应将至少25mL温度为(20±5)℃的水引入EC喷头入口,并施加0.05MPa的压力。
    用精度为士0.01s的计时仪器测量从EC喷头插入风洞到其动作的时间即响应时间。
    试验在风洞试验装置上进行,在试验段(EC喷头部位)按表8调节选取相应的气体流速及温度范围。为了使热敏感元件和限流边界(风洞壁)之间的热辐射交换尽量减小,应在设计上保证试验段热辐射效果不超过RTI计算值的±3%。
    应测量并控制风洞中气流的温度和流速,在整个试验过程中,风洞试验段的控温精度在129℃~141℃温度范围内为±1℃,在其他温度范围内为±2℃ ;流速的控制精度为±0.03m/s。
表8 插入试验时试验段(EC喷头部位)条件范围
7.17.2 传导系数(C)的确定
    传导系数
C1)采用7.17.2.1或7.17.2.2所述的方法测量确定。
7.17.2.1 反复插入试验
    反复插入试验是确定C的一个重复过程,试样必须为未使用过的EC喷头。即使EC喷头试样在反复插入试验中未动作,也必须换用新试样进行试验。干式EC喷头用其长度最短的产品进行试验。
    试验时,EC喷头试样处于标准方位。在试样接口螺纹处缠1圈~1.5圈聚四氟乙烯密封带,将其拧入固定座,扭矩为(15±3)N•m。将每只待试EC喷头安装于风洞试验盖上,并将其保存在恒温箱内,使EC喷头和盖达到(20±5)℃的时间不少于30min。
    试验前,将至少25mL温度为(20±5)℃的水引入EC喷头入口,并施加0.05MPa的压力。
    使用精度为±0.01s的计时仪器测量从EC喷头插入风洞到其动作的时间,即响应时间。
    固定座的温度在试验期间应保持在(20±0.5)℃。在风洞试验段EC喷头位置,气体流速应保持在选择流速的±2%之内。试验期间气体温度的选择和控制精度应符合表9的要求。
    通过试验选择合适的气流速度,以使试样在两个连续的速度之间启动。即必须选择两个流速,在低速(
UL)时,试样在15min试验期间内不能启动,而在下一个较高的速度(UH)时,在15min内试样必须启动。如果EC喷头在最高流速还未动作,应从表9中选择下一较高温度级的气流温度。
    试验流速的选择应满足式(4):
(UH/UL0.5≤1.1        (4)
    试样的C值为使用公式(5),在两个速度下计算结果的平均值:
C=(△Tg/△Tea-1)U0.5        (5)
式中:
△Tg——实际气体温度减去固定座温度(
Tm),单位为摄氏度(℃);
△Tea——平均液浴动作温度减去固定座温度(
Tm),单位为摄氏度(℃) ;
U——试验段实际气流速度,单位为米每秒(m/s)。
    通过一组试验测量并确定3个C值,然后计算3个C值的算术平均值做为EC喷头的C值。这个C值被用来计算所有标准方位的RTI值(参见附录D)。
表9 确定传导系数C时,试验段(EC喷头部位)的条件
7.17.2.2 等速率升温试验
    等速率升温试验在风洞试验装置中进行,EC喷头固定端温度的要求与插入试验相同,EC喷头试样不需预热。
1)如果被确定的C小于
0.5(m/s)1/2,为了计算RTI值可假设C为0.5(m/s)1/2
    每种类型的EC喷头取10只试样,在标准方位进行试验。将EC喷头插入流速为1m/s±0.1m/s的气流中,试验初始气流的温度为该EC喷头的公称动作温度。
    气温以(1±0.25)℃/min的速率上升,直至EC喷头动作。试验应控制和记录气体的温度、流速、EC喷头固定端的温度和EC喷头的动作温度。
    使用公式(5)计算C值,即:
C=(Tg/Tea-1U0.5
式中:
△Tg——EC喷头的动作温度减去固定座温度(
Tm),单位为摄氏度(℃);
△Tea——平均液浴动作温度减去固定座温度(
Tm),单位为摄氏度(℃);
U——试验段实际气流速度,单位为米每秒(m/s)。
    取10只试样C值测量值的平均值作为EC喷头的C值。
    此试验方法适用于所有温度等级的EC喷头。
7.17.3 RTI值的计算
    RTI的计算公式如下:
式中:
tr——EC喷头响应时间,单位为秒(s);
u——风洞试验段的实际气体速度(见表8),单位为米每秒(m/s);
△Tea——EC喷头的平均液浴动作温度减去环境温度,单位为摄氏度(℃);
△Tg——试验段的实际气体温度减去环境温度,单位为摄氏度(℃);
C——按7.17.2规定的方法确定的热传导系数,单位为米每秒的二分之一次方[(m/s)
0.5]。
    计算的示例参见附录D。
7.17.4 最不利方位时RTI的确定
    最不利方位RTI值的计算需使用最不利方位的C值,这个C值比标准方位的C值大一个倍数,此倍数等于最不利方位RTI值的平均值与标准方位RTI值平均值的比值。因此,公式(6)变为最不利方位RTI值的隐函数,可通过叠代解出最不利方位的RTI值。计算的示例参见附录D。

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