Методика визначення і розрахунку параметрів теплообміну в печі

Нагрів зразків здійснюється в електричній муфельній печі лабораторного типу (рис. 8.1). Випромінюючими поверхнями печі є стінки муфеля 1. Тілами, що нагріваються, є циліндричні зразки 2 діаметром 60 мм і довжиною 210 мм, вироблені з шамотної маси.

Температуру зразків і печі виморюють за допомогою хромель-алюмелевих термопар, встановлених на осі 3 і на поверхні зразка 4, 5, на поді 6 і на склепінні печі 7.

Рис. 7.1. Схема приладу

Порядок виконання роботи

Зразок розташовують в печі на дротяній підставці і нагрівають при постійній температурі печі (t_піч = соnst), яка підтримується за допомогою реостату і автоматичного періодичного вмикання і вимикання нагрівачів. Піч треба розігріти до температури 650 – 800°С, потім швидко завантажити зразок з вмонтованими термопарами і виміряти температуру печі і зразка. За постійну температуру приймають температуру, яка встановлюється після завантаження зразка у піч.

Початок відліку часу вести з моменту повного завантаження зразків в піч. Температуру в зразках вимірюють спочатку 10 разів через 1 хвилину, а потім через 3 хвилини доти, доки різниця температур між поверхнею і центром не досягне 30°С. Результати вимірів заносять в журнал досліджень (табл. 8.1).

Таблиця 8.1

Журнал досліджень

№ досліду	Час, хвилин	Температура печі tпіч,°C			Температура поверхні зразка, tпов, 0C			Температура середини зразка, tос,°С	Різниця температур поверхні і середини зразка, Dt,°C
		точка 7	точка 8	середня	точка 4	точка 5	середня
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1
2

За даними дослідів будують графік зміни температур в печі і температур зразка, на якому по осі абсцис відкладають час, а по осі ординат – температуру (рис. 8.2).

Рис. 8.2. Температурний графік процесів теплообміну в печі

Обробка результатів досліду

Отриманий графік ділять на три ділянки, приблизно рівних за часом. Для кожної ділянки (на початку і в кінці) розраховують:

• теплові потоки (8.1; 8.2);

• коефіцієнти тепловіддачі (8.3).

Значення теплових потоків (Вт/м²) і коефіцієнтів тепловіддачі (Bт/м²·К) складають відповідно:

на початку першої ділянки:

q₀ = C_звед [(T_піч /100)⁴ – (T_n0 /100)⁴];

a₀ = q₀ /(t_піч – t_n0);

в кінці першої ділянки:

q₁ = C_звед [(T_піч /100)⁴ – (T_n1 /100)⁴];

a₁ = q₁ /(t _піч – t_n1);

в кінці другої ділянки:

q₂ = C_звед [(T_піч /100)⁴ – (T_n2 /100)⁴];

a₂ = q₂ /(t_піч – t_n2);

в кінці третьої ділянки:

q₃ = C_звед [(T_піч/100)⁴ – (T_n3/100)⁴];

a₃ = q₃ /(t_піч – t_n3).

За даними розрахунку будують графіки зміни теплових потоків q = f(t) і коефіцієнтів тепловіддачі a = f(t) (рис. 8.3).

Рис. 8.3. Графік зміни теплового потоку (а) і коефіцієнту тепловіддачі (б)