5.3 Экспериментальная установка и порядок проведения эксперимента

Принципиальная схема установки изображена на рисунке 10.

Рисунок 10 – Схема экспериментальной установки по исследованию движения жидкости в обогреваемых каналах

В состав установки входит:

• бак с водой;

• нагревательный участок трубы;

• термоэлектрические термометры Т 1-1 Т 1-14 (Т1-2 Т1-7 - поверхностные);

• средства теплофизического контроля;

• шкафы питания, управления, КИПиА;

• программно-технический комплекс.

3.1 Перед началом проведения опытов студенты должны изучить принципиальную схему стенда и назначение основных ее элементов, изучить состав, назначение органов управления и вывода информации.

3.2 Совместно с преподавателем или лаборантом проверить состояние арматуры основных контуров циркуляции. Проверить правильность включения оборудования.

3.3 После установления стационарного режима снять показания приборов «Температура контура ЕЦ в участке (2),(3),(4)» (3 канала), «Температура контура ЕЦ в участке (5),(6),(7)» (3 канала), «Температура контура ЕЦ в участке (8),(9),(10)» (только 1-й канал), «Температура контура ЕЦ на входе в нагревательный участок» (1-е 2 канала).

3.4 Вывести установку из действия.

3.5 Подписать протокол проведенных измерений.

Запуск и изменение режимов работы стенда производится только под контролем лаборанта

5.4 Оформление протокола и обработка результатов эксперимента

5.4.1 Значение коэффициента теплоотдачи рассчитываем по формуле

(5.20)

где – электрическая мощность;

– внутренний радиус обогревательного участка;

L=2,065 м – длина обогревательного участка;

– температура внутренней поверхности нагревательного участка.

(5.21)

где =18,6Вт/мК;

– наружный радиус обогревательного участка;

– температура наружной поверхности стенки.

Величины плотности теплового потока массового расхода жидкости М связаны между собой уравнением теплового баланса.

Поскольку подвод тепла равномерный по длине канала, энтальпия и температура воды зависят линейно от координаты:

(5.22)

М – массовый расход воды через нагревательный участок;

– координата термопары (от начала обогреваемого участка до i-й термопары).

(5.23)

l₁=0,27 м; l₂=0,6 м; l₃=0,97 м; l₄=1,3 м; l₅=1,65 м; l₆=1,97 м.

После проведения расчетов строится график распределения: α=f(l)

Находится среднее значение коэффициента теплоотдачи

Определяется среднее значение критерия Нуссельта:

(5.24)

где =0.061 м;

=0.063 м;

– определяется по рисунку 11.

Полученное значение сравнить со значением рассчитанным по формуле:

(5.25)

где индексы соответствуют ядру потока и стенке канала соответственно.

Рисунок 11

5.5 Указания к составлению отчета

Отчет о выполненной работе должен содержать: принципиальную схему экспериментального стенда; протокол испытаний; обработку результатов опытов, оценку погрешности, график α=f(l) и средние значения критерия Нуссельта.

5.6 Контрольные вопросы

1. Что такое средняя скорость потока?

2. При развитом турбулентном течении жидкости в канале от чего в большей степени зависит коэффициент теплоотдачи – от скорости жидкости или от внутреннего диаметра канала?

3. Как можно объяснить расхождения экспериментально полученных значений от расчетных?

4. Гидродинамический и тепловой пограничный слой.

5. Коэффициенты теплоотдачи для ламинарного и турбулентного режимов.

6. От чего зависит естественная циркуляция?

7. Принцип развития естественной циркуляции.

8. Критериальное уравнение.

9. Формула Михеева.

10. Устройство и принцип работы установки.

11. За счет чего возникает движение теплоносителя в контуре?

12. Для чего служит бак с водой в составе установки?

13. Принцип работы контура теплообменников

14. Принцип работы термопары. Типы термопар.

15. Каким образом выражается суммарная сила трения?