Методика обробки експериментальних даних
1.
За дослідними значеннями температур
поверхні калориметра будуються графіки
для кожного режиму
(рис.
3.5).
2.
Обчислюється для кожного режиму середня
температура поверхні калориметра
,
як середньоінтегральне планіметричне
значення. Для цього користуються
яким-небудь наближеним способом,
наприклад, прямокутників, а весь діапазон
графічного інтегрування розділяють
на
або більше рівних частин (див. рис. 3.5):
.
3. Розраховується середня густина результуючого теплового потоку випромінюванням між поверхнею калориметра і оточуючими тілами за формулою, Вт/м2,
,
де
– інтегральний ступінь чорноти поверхні
калориметра (
= 0,8);
= 5,67 Вт/(м2×К4)
– коефіцієнт випромінювання абсолютно
чорного тіла.
4. Тепловий потік, що виділяється у нагрівнику, Вт,
.
5. Визначається конвективна складова густини теплового потоку, Вт/м2,
,
де
– площа поверхні
теплообміну, м2;
.
6. Розраховується середній коефіцієнт тепловіддачі для кожного режиму, Вт/(м2 ·К4),
.
7.
Будується графік залежності
.
Далі для одного з режимів за вказівкою викладача розраховуються місцеві коефіцієнти тепловіддачі.
8.
За місцевими значеннями температур
стінки
для вибраного
режиму визначається місцева густина
теплового потоку випромінюванням,
Вт/м2,
.
9. Визначається місцева густина теплового потоку конвекцією, Вт/м2,
.
10.Розраховується місцевий коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 ·К4),
.
11.
Будується
графік залежності
(див. рис. 3.2).
Далі розрахунки зводять до таблиці.
№ |
|
|
|
|
1 2 3 … 18 |
|
|
|
|
Примітка.
Фізичні властивості повітря
,
,
та критерій
вибирають
з таблиці 2Д додатку за визначальною
температурою
;
– координата розрахункової точки, м.
12.
Будується
графік залежності
(див. рис. 3.3).
13. Визначається постійна n за рівнянням (3.9) і с – за (3.8).
14.
Результати дослідів у безрозмірній
формі слід порівняти з рівняннями (3.10)
або (3.12) в залежності від діапазону
досліджень, який визначається добутком
.
Зміст звіту по роботі
1. Принципова схема установки.
2. Протокол вимірювань.
3. Обробка експериментальних даних.
4.
Графіки
,
,
,
=
=
.
5. Висновки.
Контрольні питання
1. Яка фізична природа вільного конвективного руху?
2. Як розраховують місцеві і середні коефіцієнти тепловіддачі?
3. Які фактори впливають на коефіцієнт тепловіддачі при природній конвекції?
4. Які величини вимірюються в ході експерименту?
5. Як визначається конвективна складова теплового потоку?
6. Чому дослідні результати слід представляти у виді зв'язку між безрозмірними комплексами – критеріями подібності?
7. Який вид має критеріальне рівняння для природної конвекції?
8. Який фізичний зміст критеріїв подібності, що входять до критеріального рівняння для природної конвекції?
9. Що називають визначальною температурою та визначальним геометричним розміром?
Лабораторна робота 3.2
Вивчення тепловіддачі вертикального циліндра до вільного потоку повітря
Мета роботи: вивчення основних закономірностей теплообміну при природному конвективному русі повітря, ознайомлення з методикою дослідження процесів тепловіддачі. В роботі визначаються місцеві і середні значення коефіцієнтів тепловіддачі на досліджуваній поверхні і установлюється вплив на тепловіддачу протяжності поверхні і температурного напору. Дослідні дані оброблюються в узагальненому виді і порівнюються з існуючими розрахунковими формулами.
Перед виконанням роботи необхідно ознайомитись з розділом "Короткі відомості з теорії" роботи № 3.1.