Способ контроля работоспособности изделия

 

Изобретение позволяет повысить достоверность контроля путем исключения забраковки годных теплосиловых установок. Определяют расход через течь и зоны течи. Измеряют длину и один из поперечных размеров сечения канала течи. По этим данным с учетом температуры и давления теплоносителя определяют тепловое поле в зоне течи в условиях эксплуатации. О работоспособности изделия судят по превышению максимально допустимой температуры для стенки изделия над максимальной температурой в определенном тепловом поле.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОсудАРст8енный КОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4428295/25-28 (22) 23.05.88 (46) 23.01.90. Бюл. Р 3 (72) С.Л.Арсеньев, M.Â.Ãóöóëÿê, В.И.Николюк, Н.Н.Перминов и М.П.Сирик (53) 620.165.29(088-8) . (56) Сапожников В.М. Монтаж и испытания гидравлических и пневматических систем на летательных аппаратах. — M.: Машиностроение, 1972, с. 195 ° (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЯ

Изобретение относится к испыта. тельной технике и может быть использовано для определения работоспособности теплосиловых установок.

Целью изобретения является повышение достоверности путем исключения забраковки годных теплосиловых установок (Способ контроля работоспособности изделия реализуется следующим образом.

Нагружают изделие избыточным давлением Р испытательной среды (воздуха) и контролируют изменение давления в полости изделия объемом U за л и время и ь „например, параметры испытания следующие: аР— 1 104 кгс/м ; U „= 0,5 м, т = 1,2 кгс/м ; а с . = 1800 с;

Р1, = 1,03 ° 104 кгс/м, Р„= 5х

«104 кгс/м .

„.Я0„„15ЗВО72 (51) 5 С 01 И 3/02

2 (57) Изобретение позволяет повысить достоверность контроля путем исключения забраковки годных теплосиловых установок. Определяют расход через .течь и зоны течи. Измеряют длину и один из поперечных размеров сечения канала течи. По этим данным с учетом температуры и давления теплоносите-ля определяют тепловое поле в зоне течи в условиях эксплуатации. О работоспособности изделия судят по превышению максимально допустимой температуры для стенки изделия над максимальной температурой в определенном .,тепловом поле.

По ним определяют расход Г д течи испытательной среды

С„ —,„ " — 0 33 10 кгс/с, р Ри и 7b -3 х 5 (1) где dP — спад давления испытательной среды за время контрольной, выдержки Л .1,1

U — суммарный испытательный и объем изделия," — удельный вес испытательной

0Ъ среды при условиях провеРь дения испытаний (g = — = др«

Ь Ruò„ — 1 р2 кгс/M ); Ъ

R> — газовая постоянная;

P — атмосферное давление.

С помощью ультразвукового контроля устанавливают зону дефекта сплош.

" ности в клеевом соединении корпуса

3 15380 с теплозащитным материалом, негерметичность соединения обусловлена непроклеем, образовавшим. канал течи длиной 1 = 510 мм прямоугольного поперечного сечения высотой Ь = 5 мм.

Эти величины измеряют.

При использовании известных способов контроля герметичности данное изделие, содержащее соединение с локальной негерметичностью, полностью браковали или подвергали ремонту с последующим испытанием.

Определяют эффективную площадь проходного сечения канала течи f> по условию равенства фактического расхода испытательной среды G eão термодинамическому значению С„, определяемому для надкритического режима истечения (Р„)Р = 0,2 с 0,528 (согласно зависимости).

72 4 нала на 4 участка Х вЂ” — 10 мм, Х =

= 50 мм„Х = 100 мм, Х+ 350 мм (в общем случае число участков не ограничено).

Находят давления на концах выделенных участков (иэ интервала давлений Р = 20 104 кгс/м и P = 1,03к

Ъ

«10 кгс/м ) в условиях штатного функционирования изделия (давления и температуры рабочей среды — Р и Т )) в качестве .результирующих принимают величины давлений, при которых расход рабочего газа Счерез каждый участок одинаков (r,1 — — r, = Сэ = С+ =

0,5.10 э кгс/с):

Рр = 20 ° 10 P. = 16,9.10

Р = 13,4 10, Рз = 9,55-10, Р = 1 03 10 кгс

Э м

) кн- 2РК и Р т= Р

Кц + 1 хи+1 V4

1 К„+1 К„+1Ч, (2) Rp Тм где Чн =

Ри

0,17 м /кгс — удель3 ный объем испита". тельной среды на входе канала течи; начальное испитательное давление; — показатель адиабаты испытательной среды (для воздуха К и = — 1,4). выражения (1) и (2), Кц

Приравнивая определяют. Си

2 » 2 Ки Р

+ 1 K g + 1

= 0,28 ° 10 м2.

Определяют параметры состояния рабочей среды, движущейся по каналу течи в условиях, соответствующих штатному функционированию теплосиловой установки, на основе использования уравнения неразрывности в следующей последовательности.

Поскольку тепловое состояние конструкции в зоне канала течи достаточно большой протяженности (510 мм) будет различным, разбивают длину каОпределяют скорости Ч и плотности рабочего газа на концах указанных участков

ЗО

Проводят расчет параметров теплообмена рабочей среды со стенкой канала течи, размеры которого измеряют следующим образом.

Определяют ширину Ь (зазор) поперечного сечения канала течи по эффективности площади f. и высоте Ь

h--- — =05610 м.

fy

40

Рассчитывают критерии подобия (Прандтля Р» Рейнольдса R< Нуссельта М ) и коэффициент теплоотдачи a( и

N = 6650." М ц = 63,783

dg = 5,63; о(= 5,59 ккал/(м ° с х град) 50 для параметров рабочей среды (азота), характерных для условий функционирования контролируемого изделия

P = 20 10 кгс/м, Т = 1300К, R p = 30 кгс м (кгс оград), К =- 1,4> С p = 0,3 ккал/(кг" град), = 0,2 10 ккал/(м.с ° град), = 0,467 10 кгс/(м ° с).

1

Р1

Р

355, Vg = 403;, Ч = 471, 601 м/с, 0,52; p = 0,46; рз О 39

О, 31 кг/м э.

153 у = О, 78 10 кгс/м

С, = 0,16 кклл/(KI ° град);

Л = 0,8 10 ккал/(м c-K),.

8„= 510 К d< = 450 К; д = 394 К; 0 = 300 К.

Т = 500 К; Т „ = 430 К;

Т = 360 К; Т = 298 К. 3 к

По результатам сравнения расчетного теплового состояния (максТ, =.500 К) с допустимым для материала (стали) стенок канала течи (Тд п (< 600 К) вьщают заключение о годности изделия, так как поток рабочего газа через данный канал течи за вреСоставитель Л.Вихляев

РедактоР В.БУгРенкова ТехРед Jl.Сердюкова КоРРектоР Т.Палий

Заказ 164 Тираж 443 Подписное

BHHAIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101

Определяют температуру газа по длине канала течи на основе аналитического решения сопряженной задачи нестационарного теплообмена для момента времени = 300 с, соответствующего времени рабочего цикла установки, и теплофизических свойств материала корпуса 1 (стали), как наиболее опасного случая теплового нагружения зоны негерметичности (об этом свидетельствует контрольный расчет для теплозащитного материала 2) Определяют тепловое поле в конструкции в зоне течи с использованием метода элементарных балансов, температура корпуса (толщиной 5 мм) по длине канала течи составляет (в данном случае можно говорить о среднеобъемной температуре стенки по толщине для конца каждого вьщеленного участка канала течи ввиду незначительного градиента температур по толщине, при расчете теплового поля в теплозащитном материале получен существенный градиент температур).

8072 6 мя рабочего цикла установки реализует в конструкции тепловое поле, уровень которого не приводит к нарушению работоспособности изделия.

Способ применяют для теплосиловых установок, включающих как разъемные, так и неразъемные соединения, и особенно эффективен для последних, поскольку процесс изготовления их с точки зрения обеспечения и контроля герметичности нельзя отнести к разряду активно управляемых, а значит традиционные способы, включающие нормирование утечки по вероятным представлениям о форме канала возможной течи и сравнение фактический утечки с нормой, не оказывают влияния на качество сборки неразъемного соединения и не

20 позволяют достоверно оценить работоспособность изделия в условиях непредвиденной реализации фактического канала течи, свойственных производству.

25 ,Формула изобретения1

Способ контроля работоспособности, изделия путем определения расхода через течь и зоны течи, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности путем исключения забраковки годных теплосиловых установок, после определения зонь| течи измеряют длину и один из размеров. поперечного сечения канала течи, по которым с учетом расхода через течь и температуры и давления теплоносителя определяют тепловое поле в зоне течи в условиях эксплуатации, а о

40 работоспособности иэделия судят по превышению максимально допустимой температуры для стенки изделия над максимальной температурой в определенном тепловом поле.