6. Склад звіту

Звіт записується на подвійному аркушу учнівського зошита, в нього вноситься:

6.1. Мета і задача роботи.

6.2. Схема лабораторної установки і короткий опис її роботи.

6.3. Таблиця виміряних параметрів, табл.5.1.

6.4. Таблиця розрахункових величин, табл.5.2.

6.5. Графік залежності = f ().

6.6. Графік залежності Nu=f(Re), складене критеріальне рівняння.

6.7. Висновки по роботі.

4. Контрольні питання для

САМОПЕРЕВІРКИ

7.1. Дайте визначення процесу тепловіддачі.

7.2. Рівняння Ньютона-Ріхмана.

7.3. Дайте визначення коефіцієнту теплoвіддачі.

7.4. Чим відрізняється місцевий і середній коефіцієнт тепловіддачі.

7.5. Охарактеризуйте режими руху рідини.

7.6. Фізична суть критеріїв подібності.

7.7. Критеріальні рівняння, які описують теплообмін при русі рідини в трубах.

7.8. Як працює лабораторна установка?

7.9. Порядок проведення дослідів.

7.10. Від яких факторів залежить коефіцієнт тепловіддачі?

7.11.Які параметри в роботі вимірюються і якими приладами?

7.12. Як обробляються результати дослідів?

8. Л І Т Е Р А Т У Р А

8.1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача: Учебн.для вузов. - М. :Энергоиздат,1981.-416 с.

2. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1973.

3. Алабовський А.Н., Константінов С.М., Недужий І.А. Теплотехніка. – К.: Вища школа, 1986.

4. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. - М.: Энергия, 1969.

Лабораторна робота № 7

Визначення коефiцiєнта теплопередачi через багатошарову цилiндричну стiнку

1. Мета і задача роботи

Мета роботи – практичне ознайомлення з процесом теплопередачi через багатошарову цилiндричну стiнку.

Задача роботи – експериментальне визначення коефiцiєнтiв теплопровiдностi, тепловiддачi, теплопередачi.

2. Теоретичнi викладки до роботи

Процес теплопередачi являє собою перенесення теплоти мiж середовищами з рiзною температурою через стiнку, що їх роздiляє. По формi стiнка може бути плоскою, цилiндричною, сферичною, фiгурною. Теплопередача складається з таких процесiв:

1. Тепловiддачi вiд "гарячого" теплоносiя до внутрiшньої поверхнi стiнки. Цей процес характеризується коефiцiєнтом тепловiддачi ₁ i термiчним опором тепловiддачi R_1.

2. Перенесення теплоти теплопровiднiстю через матерiал стiнки. Цей процес характеризується коефіцієнтом теплопровiдностi матеріалу стінки  i термічним опором стiнки R_.

3. Тепловiддачi вiд зовнішньої поверхні стiнки до "холодного" теплоносiя. Цей процес характеризується коефiцiєнтом тепловiддачi ₂ i термiчним опором R_2.

2.1. Коефiцiєнт теплопровiдностi

Перенесення теплоти теплопровiднiстю описується законом Фурє: кiлькiсть теплоти dQ, яка переноситься через елемент iзотермiчної поверхнi dF за промiжок часу d пропорцiйна градiєнту температури grad t

dQ = - grad t  dF d , (7.1)

де  - коефiцiєнт пропорцiйностi.

Градiєнт температури є вектор, направлений по нормалі до iзотермiчної поверхнi i чисельно рiвний похiднiй вiд температури по даному напрямку. Позитивний напрямок вектора у бік збiльшення температури. Оскiльки теплота передається у бік зменшення температури, то в рiвняння (7.1) введений знак мiнус.

Згiдно визначення,

(7.2)

Кiлькiсть теплоти, яка проходить у одиницю часу через одиницю площi iзотермiчної поверхнi називається густиною теплового потоку q, Bт/м²

(7.3)

Кiлькiсть теплоти, яка проходить у одиницю часу через площу конкретної величини називається тепловим потоком, Q, Вт.

Якщо густина теплового потоку стала у часі і не змінюється на поверхнi, то

Q = qF. (7.4)

Коефіцієнт пропорційності  називають ще коефіцієнтом теплопровідності. Він характеризує властивість речовини проводити теплоту і є фізичним параметром речовини.

(7.5)

Коефiцiєнт теплопровiдностi чисельно дорiвнює кiлькостi теплоти, яка проходить в одиницю часу через одиницю iзотермiчної поверхнi при температурному градiєнтi, який дорівнює одиницi, має розмiрнiсть Вт/(мК).

В загальному випадку коефiцiєнт теплопровiдностi залежить вiд температури, тиску i природи речовини.

У газах перенесення теплоти теплопровiднiстю визначається перенесенням кiнетичної енергiї молекулярного руху i зiткнення окремих молекул газу. Коефiцiєнт теплопровiдностi коливається мiж значеннями вiд 0,006 до 0,6 Вт/(мK). Вiн мало змiнюється зі змiною тиску i збiльшується при пiдвищеннi температури. Найбiльш високими  володiють такi гази як гелiй i водень. Для газових сумiшей, коефiцiєнт теплопровiдностi слiд визначати дослiдним шляхом.

У рiдинах теплопровiднiстю теплота переноситься шляхом нестiйких пружних коливань. Для бiльшостi рiдин зі збiльшенням температури  зменшується. Винятком є речовини вода i глiцерин.

Коефiцiєнт теплопровiдностi крапельних рiдин коливається вiд 0,07 до 0,7 Вт/(мK). Зі збiльшенням тиску  крапельних рiдин збiльшується.

У металах основними переносниками теплоти є електрони, що вiльно рухаються. Передача теплоти за рахунок коливань атомiв незначна порiвняно з перенесенням енергiї вiльними електронами. Зі збiльшенням температури коефiцiєнти теплопровiдностi бiльшостi чистих металiв зменшуються, а для сплавiв - збiльшуються. Найбiльші значення  мають мідь i срібло.

У твердих неметалiчних тiлах коефiцiєнт теплопровiдностi залежить вiд структури матерiалу, густини, пористостi i вологостi.

Наявнiсть пор у матерiалi не дозволяє розглядати такi тiла як безперервне середовище, тому застосування закону Фур’є для них умовне. Матерiали зі значенням 0,25Вт/(мК) застосовуються у якостi теплоiзоляцiї.