5. Обробка результатiв дослiдження

5.1. Розрахунок вологостi палива

Вмiст вологи у паливi (вологiсть) для кожної чашки:

де m₁ - маса пустої чашки, г;

m₂ - маса чашки з наважкою;

m₃ - маса чашки з наважкою пiсля висушування, г.

Середньоарифметична вологiсть для двох наважок палива:

W_сер ^р = 0,5 (W₁ + W₂),

де W₁ - вологiсть наважки палива у першiй чашцi, %;

W₂ - вологiсть наважки палива у другiй чашцi, %.

Максимальнi розходження мiж результатами обох чашок не повиннi перевищувати 0,2% при вмiсту вологи до 10% i 0,3% при вмiсту вологи бiльше 10%.

5.2. Розрахунок зольностi палива

Зольнiсть проби палива, що дослiджується, кожного тигля:

де m₁, m₂, m₃ - маси тиглiв вiдповiдно пустого, з наважкою проби до прожарювання, iз золою пiсля прожарювання, г.

Середньоарифметична зольнiсть для двох наважок палива:

А_сер ^р = 0,5 (А₁ + А₂),

де А₁ - зольнiсть наважки палива у першому тиглi, %;

А₂ - зольнiсть наважки палива у другому тиглi, %.

Розходження мiж результатами двох розрахункiв не повиннi перевищувати таких значень: для палива з зольнiстю до 10% - 0,2%; (1020)% - 0,3%; (2025)% - 0,4%; більше 25% -0,5%.

6. Склад звiту

Звiт записується на подвійному аркушу учнiвського зошита, в нього включають:

6.1. Мета i задача роботи

6.2. Схеми лабораторних установок i їхній опис.

6.3. Тезисний опис методики визначення вологостi i зольностi палива.

6.4. Таблиця дослiдних даних.

6.5. Висновки по роботi.

7. Л I Т Е Р А Т У Р А

7.1. Алабовский А.Н., Константинов С.М., Недужий И.А. Теплотехника. - К.: Вища школа, 1986.

7.2. Авдеева А.А. Контроль топлива на электростанциях. - М.: Энергия, 1973.

7.3. ГОСТ 11022-75. Уголь бурый, каменный, антрацит, горючие сланцы. Методы определения зольности. - М.: Стандартиздат, 1975.

7.4. ГОСТ 11014-70. Уголь бурый, каменный, антрацит, горючие сланцы. Методы определения влажности. - М.: Стандартиздат, 1970.

Лабораторна робота № 10

Дослідження процесів тепловіддачі при природній конвекції від горизонтальних труб

1. Мета I задача роботи

Мета роботи - засвоєння теоретичних знань по роздiлу "Конвективний теплообмiн".

Задача роботи - експериментальне визначення коефiцiєнту тепловiддачi при природнiй конвекцiї навколо горизонтальної труби.

2. Теоретичнi викладки до роботи

Тепловiддача при природнiй (вiльнiй) конвекцiї має мiсце, коли теплообмiнна поверхня занурена у рiдину (газ). Природна конвекцiя виникає пiд дiєю рiзницi густин нагрiтого i холодного обємiв рiдини. Iнтенсивнiсть теплообмiну залежить вiд швидкостi руху рiдини бiля поверхнi: режиму руху - ламiнарний, перехiдний, турбулентний; властивостей рiдини: розмiщення поверхнi у просторi та iнших факторiв. Велике значення має рух рiдини бiля поверхнi.

Характер вiльного руху показаний на рисунку 10.1.

Рис. 10.1. Вiльний рух рiдини (газу) навколо горизонтальної труби

При руху рiдини уздовж вертикальної або горизонтальної поверхнi бiля самої поверхнi виникає шар рiдини, в якому швидкiсть руху змiнюється вiд значення на стiнцi до значення далеко вiд поверхнi. Такий шар називають гiдродинамiчним пограничним шаром.

Рух рiдини у цьому шарi може бути як ламiнарним, так i турбулентним. Пограничний шар є основним термiчним опором у процесi перенесення теплоти. З руйнуванням цього шару iнтенсивнiсть теплообмiну збiльшується.

Аналiз руху рiдини бiля горизонтальних труб показує, що для труб рiзного дiаметру ламiнарний рух охоплює бiльшу частину труби. У нижнiй точцi товщина шару найменша, потiм вона збiльшується по мiрi пiднiмання угору. Руйнування шару, за рiвних умов, вiдбувається в трубах рiзного дiаметра по-рiзному. В трубах малого дiаметру цей процес може вiдбуватися вдалинi вiд стінки, а в трубах бiльшого дiаметру - бiля стінки. Руйнування супроводжується виникненням турбулентного руху.

Режим руху бiля поверхнi визначають по величинi добутку критерiїв Грасгофа i Прандтля:

10³  (Gг ^. Рг)  10⁹- ламiнарний режим.

10⁹  (Gг ^. Рг)  6 ^.10¹⁰ - перехiдний режим.

(Gг ^. Рг)  6 ^.10¹⁰ - турбулентний режим.

Критерiй Грасгофа - Gг Критерiй Прандтля – Рг

де , , , с,  - теплофiзичнi параметри рiдини.

Коефiцiєнт тепловiддачi  визначається з рiвняння Ньютона-Рiхмана, Вт/(м²К)

де Q - тепловий потiк, Вт;

F - поверхня теплообмiну, м²;

t_c, t_p - температура стiнки i рiдини, ^оС.

Якщо коефiцiєнт визначається для елементу поверхнi, то його називають мiсцевим, або локальним, якщо ж коефiцiєнт визначається для всiєї поверхнi, то його називають середнiм. Для проектних розрахункiв бiльше значення має середнiй коефiцiєнт тепловiддачi.

Середнiй коефiцiєнт тепловiддачi визначається з критерiального рiвняння. Для ламiнарного режиму (10³Gг^.Рг10⁹)

Nu = 0,5 (Gг ^. Рг)^0,25 (Рг_р/Рг_с)^0,25, (10.1)

де Nu - критерiй Нуссельта,

Рг_р, Рг_с - критерiї Прандтля: при температурi рiдини - Рг_р i при температурi стiнки - Рг_с.

Визначальна температура - температура далеко вiд поверхнi, визначальний розмiр - дiаметр труби.

Для турбулентного режиму (Gг ^. Рг)  6 ^.10¹⁰

Nu = 0,15 (Gг ^. Рг)^{0,33 .} (Рг_р/Рг_с)^0,25 . (10.2)

Згiдно з дослiдними даними рiзних дослiдникiв перехiдний режим вiдрiзняється нестiйкiстю процесiв руху i тепловiддачi; вiн характеризується великою розкиданiстю дослiдних точок. Тому на даний момент не отримано критерiального рiвняння, яке б описувало тепловiддачу в перехiдному режимi.

Наведенi рiвняння можуть бути використанi для розрахунку тепловiддачi для горизонтальних плит, при цьому, якщо нагрiта поверхня повернена уверх, коефiцiєнт тепловiддачi збiльшується на 30%, якщо униз - зменшується на 30%. У вузьких каналах i щiлинах мають мiсце потоки, що пiдiймаються i опускаються, простiр теплообмiну зменшений, тому середня густина теплового потоку розраховується за формулами теплопровiдності для плоских стiнок. У цих формулах коефiцiєнт теплопровiдностi замiнюють еквiвалентним коефiцiєнтом теплопровiдностi, який враховує вплив на теплообмiн наявнiсть потокiв.

Для поверхонь дуже малого дiаметру (тонких провiдникiв d=0,22 мм) умови тепловiддачi вiдрiзняються вiд умов для поверхонь бiльшого дiаметру. Оскільки поверхня провiдника мала, то i кiлькiсть теплоти, що передається, також мала. При малих температурних напорах бiля провiдника виникає нерухома плiвка нагрiтого повiтря (газу). Такий режим теплообмiну називають плiвковим. Вiн виникає при добутку (Gг^.Рг)1. В такому режимі теплота переноситься теплопровідністю. Плiвковий режим дуже нестiйкий. В деяких випадках при (Gг^.Рг)10^-3 виникають конвективнi струми, iнтенсивнiсть теплообмiну збiльшується. Такий режим є перехiдним вiд плiвкового до ламiнарного. Вiн має мiсце при (Gг Рг)  5 ^. 10².