4 Обработка результатов наблюдений

При обработке результатов опыте необходимо определить средний коэффициент по формуле Ньютона

(4.1)

Откуда , , (4.2)

где - площадь поверхности трубы;

- температурный напор;

- тепло, переданное от поверхности трубы к окружающему воздуху за счет конвективного переноса.

В последней формуле имеем:

– тепло, отводимое в процессе теплоотдачи о поверхности трубы;

тепло, отводимое с поверхности трубы за счет лучистого теплообмена.

Полное количество переданного тепла в единицу времени в данном случае определяется мощностью (50 Вт, 75 Вт, 100 Вт).

Количество тепла, отдаваемое трубой в единицу времени путем лучеиспускания , определяется по известному закону Стефана – Больцмана

, (4.3)

где - поверхность трубы;

- приведенный коэффициент лучеиспускания.

В последней формуле

- коэффициент излучения стенок трубы;

- коэффициент излучения стен помещения;

- коэффициент излучения абсолютно черного тела;

– поверхность трубы

– поверхность стен помещения >>

В связи с чем

, (4.4)

где - осредненная абсолютная температура поверхности трубы, К;

- абсолютная температура стен помещения

Далее рассчитываются критерии и .

Для горизонтальной трубы

(4.5)

(4.6)

где – коэффициент теплопроводности омывающей жидкости (Приложение 1);

– коэффициент кинематической вязкости;

g – ускорение свободного падения;

β – коэффициент объемного расширения.

Для вертикальной трубы в записанных формулах определяющим размером будет длина трубы l.

Результаты расчетов заносят в таблицу 4.1

Таблица 4.1

№ Режим	Q, Вт	α	, К	,
1 2 3

По результатам расчетов строится график в логарифмических координатах -(рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - График

Критериальное уравнение для исследуемого случая имеет вид

После логарифмирования имеет

Т.е. линейное уравнение типа

,

где , а отрезок отсекаемый графиком от оси координат. После определения n и c записывается вид критериального уравнения справедливого для исследуемого случая и ему подобных лишь в проверенном диапазоне измерения

Контрольные вопросы

1. Что называется коэффициентом теплоотдачи?

2. Что называется определяющей температурой?

3. Какие критерии подобия называются определяющими, и какие не определяющими?

4. Физический смысл критериев подобия

5. Какие физические процессы могут считаться подобными?

6. Чем вызывается течение жидкости при свободной конвекции?

Литература

1. В.П. Исаченко и др. Теплопередача. ”Энергия”. Москва, 1969 г.

2. А.В. Лыков. Теория теплопроводности. “Высшая школа. Москва, 1967г.

3. М.А. Михеев, И.М. Михеева. Основы теплопередачи. ”Энергия”.

Москва, 1973 г.

Приложение 1

Теплофизические свойства сухого воздуха

-50 -40 -30 -20 -10	1,584 1,515 1,463 1,395 1,342	1,013 1,013 1,013 1,009 1,009	2,04 2,12 2,20 2,28 2,36	12,7 13,8 14,9 16,2 17,4	14,6 15,2 15,7 16,2 16,7	9,23 10,04 10,80 12,79 12,43	0,728 0,728 0,723 0,716 0,712
0 10 20 30 40	1,293 1,247 1,205 1,165 1,128	1,005 1,005 1,005 1,005 1,005	2,44 2,51 2,59 2,67 2,76	18,8 20,0 21,4 22,9 24,3	17,2 17,6 18,1 18,6 19,1	13,28 14,16 15,06 16,00 16,96	0,707 0,705 0,703 0,701 0,699
50 60 70 80 90	1,093 1,060 1,029 1,000 0,972	1,005 1,005 1,009 1,009 1,009	2,83 2,90 2,96 3,05 3,13	25,7 27,2 28,6 30,2 31,9	19,6 20,1 20,6 21,1 21,5	17,95 18,97 20,02 21,09 22,10	0,698 0,696 0,694 0,692 0,690
100 120 140 160 180	0,946 0,898 0,854 0,815 0,779	1,009 1,009 1,013 1,017 1,022	3,21 3,34 3,49 3,64 3,78	33,6 36,6 40,3 43,9 47,5	21,9 22,8 23,7 24,5 25,3	23,13 25,45 27,80 30,09 32,47	0,688 0,686 0,684 0,682 0,681
200 250 300 350 400	0,746 0,674 0,615 0,566 0,524	1,026 1,038 1,047 1,059 1,068	3,93 4,27 4,60 4,91 5,21	51,4 62,0 71,6 31,0 93,1	26,0 27,4 29,7 31,4 33,0	34,85 40,61 48,33 55,46 63,09	0,680 0,677 0,674 0,676 0,678
500 600 700 800	0,456 0,404 0,362 0,329	1,093 1,114 1,135 1,210	5,74 6,22 6,71 7,18	115,3 138,3 163,4 188,8	36,2 39,1 41,8 44,3	79,38 96,89 115,4 134,8	0,687 0,699 0,706 0,713
900 1000 1200	0,301 0,277 0,239	1,172 1,185 1,210	7,63 8,07 9,15	216,2 245,9 316,5	46,7 49,0 53,5	155,1 177,1 233,7	0,717 0,719 0,724

18