Устройство экспериментальной установки. Методика проведения эксперимента

В основу экспериментальной методики исследования характеристик оребрения положен метод стационарного теплового потока.

Экспериментальная установка (рис.1.) состоит из рабочего участка – объекта исследования, контрольно-измерительных приборов и вспомогательного оборудования.

Объект исследования – труба 1 наружным диаметром d, длиной b, с двумя продольными стальными прямыми ребрами 2 (так называемое «плавниковое» оребрение). Размеры и физические характеристики материала ребер приведены в таблице на экспериментальном стенде.

Для создания теплового потока через оребренную трубу в ней размещен электронагреватель 3. Величина теплового потока регулируется автотрансформатором 10 и определяется по показаниям приборов 8 и 9. Температура поверхности ребер и трубы (основания) измеряется пятью медь-константановыми термопарами 7. Термопары расположены на торце, у основания каждого из ребер и на трубе между ребрами, как показано на рис.1. Термопары имеют общий холодный спай 5, температура которого t_хс=t_ос и измеряется ртутным термометром. Через переключатель термопары поочередно подключаются к потенциометру 4.

В связи с большой термической инерцией установки она включается заранее и к началу опыта обычно наступает стационарный тепловой режим, о чем судят по неизменности (в пределах погрешности измерений) показаний всех приборов при 3-х последовательных замерах. В опыте измеряют э.д.с. всех термопар, температуру окружающей среды t_ос, напряжение U и ток I нагревателя. Результаты измерений записывают в таблицу.

№ замеров	Ei , мв					tос, оС	U, В	I, А
	1	2	3	4	5
1
2
3
4
Среднее значение
Избыточная температура

Обработка результатов опыта

1.Усредняют показания всех приборов во времени (по результатам 3-х последних замеров, относящихся к стационарному режиму). По градировочным таблицам для медь-константановых термопар по э.д.с. находим температуры. Так как холодный спай находится в окружающей среде, то из таблиц по измеренной э.д.с. находят сразу избыточную температуру _i, значения вносят в таблицу.

2.Среднюю избыточную температуру поверхности ребра определяют как среднеарифметическую (это допустимо в первом приближении, т.к. избыточная температура по высоте ребра меняется незначительно).

, град (7)

3.Определяют среднее значение избыточной температуры основания ребра

, град (8)

4.По формуле (2) определяют экспериментальное значение коэффициента эффективности ребра Е^эксп.

5.Определяют экспериментальное значение теплового потока через ребристую стенку:

, Вт (9)

6.Из таблички на экспериментальном стенде выписывают характеристики оребренной поверхности и заносят в таблицу

Наименование	Усл.обозн.	Размерность	Величина
1.Диаметр трубы 2.Длина трубы 3.Высота ребра 4.Толщина ребра 5.Материал ребра, его теплопроводность 6.Длина ребра 7.Количество ребер	D B l  Сталь-3  b n	м м м м Вт/(мК) м шт	50 2

7.Определяют поверхность ребер

, м² (10)

8.Определяют поверхность основания, не занятую ребрами

, м² (11)

9.Определяют поверхность ребристой стенки , м²

10.Определяют поверхность основания до нанесения оребрения

11.Рассчитывают коэффициент оребрения по формуле (1)

12. По формуле (3) определяют расчетное значение коэффициента эффективности ребра Е^расч, приняв =10 Вт/(м²К). При отсутствии таблиц гиперболических функций величину можно определить по формуле:

(12)

13.Из зависимости (6) находят значение приведенного коэффициента теплоотдачи

, Вт/(м²К) (13)

14.По формуле (5) рассчитывают тепловой поток через оребренную поверхность Q^расч.

Основные результаты расчета сводят в таблицу, проводят численное сравнение расчетных и экспериментальных величин.

Kор	Eрасч	Еэксп	Qрасч, Вт	Qэксп, Вт