- •Методические указания
- •Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении среды
- •Мариуполь пгту 2010
- •Методические указания
- •Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении среды
- •Мариуполь пгту 2010
- •Цель лабораторной работы
- •Теоретические сведения
- •3 Порядок выполнения работы
- •4 Порядок обработки экспериментальных данных
- •2 Описание экспериментальной установки
- •5 Содержание отчета
- •6 Контрольные вопросы
- •Литература
2 Описание экспериментальной установки
Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.
1 – труба, 2 - термопары, 3- многопозиционный переключатель, 4 – нагреватель, 5 – цифровой термометр, 6 - регулятор напряжения, 7 – вольтметр, 8 – амперметр.
Рисунок 1.- Схема лабораторной установки.
Установка состоит из опытной трубы 1. Наружный диаметр трубы d=24мм, длина 800 мм. Труба может принимать разное положение (горизонтальное, вертикальное, под заданным углом к горизонту). Внутри трубы помещен электронагреватель 4. В одной цепи с ним находятся регулятор напряжения 6 для регулирования мощности. Вольтметр 7 и амперметр 8 служат для измерения напряжения и тока в цепи. На поверхности трубы закреплены пять термопар 2 для измерения температуры. Термопары через многопозиционный переключатель 3 соединены с цифровым термометром 5.
3 Порядок выполнения работы
Ознакомиться с измерительными приборами и заполнить таблицу 1.
Таблица 1 – Характеристика измерительных приборов
Наименование прибора |
Измеряемая величина |
Класс точности |
Пределы измерения |
Цена деления |
|
|
|
|
|
Установить трубу в положении, указанном преподавателем.
Включить электронагреватель и установить заданную преподавателем мощность. Дождаться стационарного режима путем фиксации температур через каждые три минуты. Режим считается стационарным если температура трех последовательных измерений не изменяется.
В таблицу 2 занести значения температуры воздуха в помещении tв и результаты измерений.
Таблица 2 – Экспериментальные данные
№ |
U, В |
I, A |
Температура поверхности, оС |
tв, оС |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
По заданию преподавателя изменить мощность электронагревателя и повторить эксперимент.
4 Порядок обработки экспериментальных данных
Найти среднюю температуру поверхности трубы
,
(13)
где tп – температура поверхности, оС;
t1, t2, t3, t4, t5 – температура поверхности трубы в различных точках, оС.
Определить площадь поверхности трубы по формуле
,
где d – наружный диаметр трубы, м;
L – длина трубы, м.
Определить лучистый тепловой поток по формуле (7), принимая = 0,05.
Найти значение конвективного теплового потока по формуле:
,
(14)
где W – мощность, потребляемая электронагревателем, совпадающая с полным тепловым потоком, Вт.
Рассчитать коэффициент теплоотдачи по формуле (12).
По табл. П1 определить значение коэффициента кинематической вязкости и коэффициента теплопроводности воздуха. При этом определяющей считать температуру среднеарифметическую между температурой поверхности трубы и окружающей среды:
.
(15)
При этой же температуре определяется коэффициент объемного расширения воздуха по формуле:
,
1/К. (16)
Определяют числа Nu, Gr, Pr.
Рассчитать по критериальному уравнению для горизонтальной трубы теоретический коэффициент теплопередачи.
Все расчетные данные сводятся в таблицу 3.
Таблица 3 – Результаты эксперимента
№ |
W, Вт |
tп, оС
|
tв, оС
|
t, оС |
t ср, оС |
, Вт/м2К |
Qл, Вт |
Q, Вт |
, м2/с
|
а, м2/с
|
, Вт/мК |
, 1/К |
Nu |
Gr |
Pr. |
GrPr |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построить график зависимости lnNu = F( ln(Gr Pr) )
Для определения С и n на графике выбирают две точки с координатами lnNu1, ln(Gr, Pr)1 и lnNu2 , ln(Gr Pr)2. Искомые коэффициенты рассчитывают по формулам
,
(17)
, (18)
Полученная значения коэффициентов С и n сравниваются с литературными данными.
