Вариант 8 КУРСОВАЯ + ЛАБЫ / Лаба 3 / лабораторная работа №3

Лабораторная работа №3

Анализ зависимости коэффициента теплоотдачи для вертикального цилиндра при свободном движении среды

Горячий теплоноситель омывает «холодный» вертикальный цилиндр. Движение теплоносителя свободное.

При изучении теплообмена на модели в условиях естественной конвекции между вертикальным цилиндром и теплоносителем при его ламинарном режиме течения была получена следующая обобщенная зависимость:

Необходимо построить следующие зависимости:

1. коэффициента теплоотдачи от температурного напора α = f(Δt)

2. коэффициента теплоотдачи от высоты цилиндра α = f(H)

3. коэффициента теплоотдачи от плотности теплоносителя α = f(ρ_ж)

Решение:

Критерий Грасгофа:

_{Где – коэффициент объемного расширения К-1:}

_{- для идеальных газов определяется по формуле:}

- для капельных жидкостей

_{g=9.8 = 10 м/с2 – ускорение свободного падения}

t_ж – температура теплоносителя в ядре потока, омывающего цилиндр, ⁰С

Δt= (t_ж – t_ст ) – температурный напор (разница температур между температурой теплоносителя в ядре потока t_ж и температурой теплоносителя на поверхности цилиндра t_ст )

_{νж – вязкость теплоносителя при определенной температуре в ядре потока воздуха, м2/с}

_{Критерий Прандля для теплоносителя с температурой в ядре потока находится из справочной литературы или по формуле:}

_{аж – коэффициент температуропроводности для теплоносителя с температурой в ядре потока определяется из справочной литературы, м2/с}

_{Критерий Прандля для теплоносителя с температурой на поверхности стенки цилиндра находится из справочной литературы или по формуле:}

_{νст – вязкость теплоносителя при определенной температуре на поверхности стенки цилиндра, м2/с}

_{аст – коэффициент температуропроводности для теплоносителя с температурой на поверхности стенки цилиндра определяется из справочной литературы, м2/с}

_{Критерий подобия Нуссельта определяется по формуле:}

_{α – коэффициент теплоотдачи, Вт/м2 0С}

_{λж – коэффициент теплопроводности теплоносителя при определенной температуре, Вт/м 0С, находится из справочной литературы}

_{H – высота цилиндра, м}

1. Для построения зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора

α = f(Δt)

Необходимо в данную формулу подставлять различные данные по температурному напору Δt, ⁰С, и рассчитать коэффициент теплоотдачи α для каждого случая:

Построить зависимость вида α = f(Δt):

2. Для построения зависимости коэффициента теплоотдачи от высоты цилиндра

α = f(H)

Необходимо в данную формулу подставлять различные данные по высоте цилиндра H, м, и рассчитать коэффициент теплоотдачи α для каждого случая:

Построить зависимость вида α = f(H)

3) Для построения зависимости коэффициента теплоотдачи от плотности теплоносителя α = f(ρ)

_{Зная, что коэффициент} температуропроводности определяется по формуле, в состав которой входит плотность теплоносителя:

_{где ср – теплоемкость теплоносителя, кДж/кгК}

С учетом формулы коэффициента температуропроводности необходимо преобразовать данную формулу и подставлять в нее различные данные плотности теплоносителя, которые определяются в справочной литературе в зависимости от температуры теплоносителя, а также рассчитать коэффициент теплоотдачи α для каждого случая:

Для воздуха с температурой в ядре потока:

Для воздуха с температурой на стенке цилиндра:

Построить зависимость вида α = f(ρ_ж)

№ варианта	Задание
1	1А; 2А; 3А
2	1Б; 2Б; 3Б
3	1В; 2В; 3В
4	1Г; 2Г; 3Г
5	1Д; 2Д; 3Д
6	1Б; 2Г; 3А
7	1В; 2А; 3Д
8	1Г; 2В; 3Б
9	1Д; 2Б; 3В
10	1Б; 2А; 3Д
11	1А; 2Д; 3Г
12	1Д; 2Б; 3В
13	1Г; 2Г; 3А
14	1Б; 2Д; 3Г

Варианты для решения лабораторной работы

№1

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора

вариант	Теплоноситель	Высота цилиндра, мм	tст, оС	tж, оС
А	Сухой воздух	3000	40	от 45 до 60
Б	Вода	3000	20	от 25 до 90
В	Водяной пар	3000	40	от 100 до 300
Г	Дымовые газы	3000	35	от 300 до 500
Д	Трансформаторное масло	3000	15	от 20 до 120

№ 2

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи от высоты цилиндра

вариант	Теплоноситель	Высота цилиндра, мм	tст, оС	tж, оС
А	Сухой воздух	от 1000 до 3000	15	40
Б	Вода	от 1000 до 3000	20	95
В	Водяной пар	от 1000 до 3000	25	120
Г	Дымовые газы	от 1000 до 3000	35	450
Д	Трансформаторное масло	от 1000 до 3000	10	50

№ 3

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи от плотности теплоносителя

вариант	Теплоноситель	Высота цилиндра, мм	tст, оС	tж, оС
А	Сухой воздух	5000	22	от 50 до 80
Б	Вода	5000	18	от 30 до 90
В	Водяной пар	5000	10	от 120 до 250
Г	Дымовые газы	5000	30	от 350 до 500
Д	Трансформаторное масло	5000	26	от 30 до 100