Теоретические основы теплотехники
.pdf6.ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.
1.Подготовить таблицу для регистрации экспериментальных данных (см. табл. 2).
|
|
|
|
Результаты измерений при проведении опытов |
|
Таблица 2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t, °C |
|
|
|
|
|
||||||
№ |
U, |
I, |
tст, |
tж, |
|
||||||||||||||
t1 |
t2 |
t3 |
t4 |
t4 |
t5 |
t6 |
t7 |
t8 |
t9 |
t10 |
t11 |
|
|||||||
|
В |
A |
°C |
°C |
|
||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Получить у преподавателя уровни варьирования напряжения нагревателя при проведении опытов и занести их в таблицу наблюдений (табл. 1).
3.Подготовить оборудование лабораторной установки к проведению опытов, для чего необходимо:
3.1Тумблер выключателя 7 ("СЕТЬ") установить в положение "О".
3.2Тумблер переключателя 14 ("ИЗМЕРЕНИЕ") установить в положение "V".
3.3Ручку автотрансформатора регулировочного повернуть против часовой стрелки до упора.
3.4Нажать кнопку "V" и "20" на приборе Щ4313.
3.5Ручку переключателя 18 (БТ–01) установить в положение "О".
3.6Тумблер переключателя 19 ("УСТ О") установить в положение "УСТ О".
3.7Тумблер переключателя 17 ("ПИТАНИЕ") установить в положение "питание".
3.8Включить вилку запитывающего кабеля в розетку на электрораспределительном щите лаборатории.
3.9Перевести тумблер выключателя 7 ("СЕТЬ") в положение "1" (загорание сигнальной лампы 8 ("СЕТЬ") свидетельствует о подаче сетевого напряжения (50 Гц, 220 В) на лабораторную установку).
3.10Нажать кнопку "ПИТ" красного цвета на приборе Ш4313. Появление цифровой индикации на шкале прибора свидетельствует о его включении.
3.11Перевести тумблер переключателя 17 ("ПИТАНИЕ") в положение "ВКЛ". Появление светового луча на шкале прибора свидетельствует о его включении, а установление луча на делении "О" шкалы прибора через несколько секунд после включения говорит о его правильной настройке.
3.12Перевести тумблер переключателя 19 ("УСТ О") в нижнее положение, соответствующие включению прибора на изменение температуры.
3.13Сообщить преподавателю о своей готовности и готовности лабораторной установки к проведению опытов.
4.Провести опыты, для чего необходимо:
4.1Нажать кнопку 10 ("ВКЛ") белого цвета на блоке контроля мощности. Загорание сигнальной лампочки 11 ("НАГРЕВ") свидетельствует о подаче напряжения на рабочий элемент.
4.2Поворотом ручки автотрансформатора 15 на блоке контроля мощности по часовой стрелке установить одно из заданных напряжений электронагрева (контроля за величиной напряжения и отсчёт вести по цифровой шкале комбинированного прибора Щ4313).
4.3Выдержать рабочий элемент на установленном режиме в течении 5 – 8 минут.
4.4При достижении стационарного режима, о котором можно судить по постоянству температуры в любой из точек 1 – 12 на поверхности теплообменной трубки, произвести измерение температуры в этих точках и занести в таблицу наблюдений (контроль за изменением температуры и отсчёт вести по
226
милливольтметру 16 ("ТЕМПЕРАТУРА"). Подключение к термопарам В1 – В12 производить путём поочерёдной установки переключателя 18 (БТ-01) в положение 1 – 12).
4.5Установить переключатель 18 (БТ-01) в положение "О", произвести измерение температуры воздуха в помещении лаборатории, записать в таблицу наблюдений (полученное значение сопоставить с показанием термометра, установленного на правой стойке экспериментальной установки.
4.6Тумблер переключателя 14 ("ИЗМЕРЕНИЕ") перевести в положение "J", произвести измерение тока в цепи рабочего элемента и записать в журнал наблюдений.
4.7Тумблер переключателя 14 ("ИЗМЕРЕНИЕ") привести в положение "V" и
выполнить опыт на следующем заданном напряжении (см. п. п. 4.1 – 4.6). Примечание: При превышении напряжения более 2,5 В или неисправности в
электроцепи установки срабатывает автоматическая защита и снимается напряжение с рабочего элемента, о чём свидетельствует загорание сигнальной лампы 13 ("ПЕРЕГРУЗКА").
4.8Полученные результаты измерений показать преподавателю с его разрешения выключить установку, для чего необходимо:
4.8.1Нажать кнопку "ПИТ" красного цвета на приборе Щ4313 (пропадание цифровой индикации свидетельствует о выключении прибора).
4.8.2Нажать кнопку 12 (ВЫКЛ") красного цвета на блоке контроля мощности. Сигнальная лампа 11 ("НАГРЕВ") должна погаснуть, что свидетельствует о снятии напряжения с рабочего элемента.
4.8.3Тумблер выключателя 7 ("СЕТЬ") перевести в положений "О". Сигнальная лампа 9 ("СЕТЬ") должна погаснуть, что свидетельствует о снятии напряжения с установки.
4.8.4Отключить вилку запирающего кабеля от розетки на электрораспределительном щите лаборатории.
4.8.5Тумблер автоматического выключателя на щите перевести в нижнее положение
"ВЫКЛ".
4.9Приступить к первичной обработке полученный опытных данных.
7.ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.
1.Выполнить первичную обработку результатов измерений и определить коэффициент
теплоотдачи горизонтальной трубы за счёт естественной конвекции (αк). В связи с этим для каждого опыта необходимо определить:
1.1Среднюю температуру поверхности трубы
tcт = t2 + t3 + t4 + + t11, °C. 10
1.2Температурный напор между трубой и окружающей средой
t= tcт − tж, °C.
1.3Значение определяющей температуры
227
|
|
|
cт + tж |
, °С. |
tm = |
|
t |
||
|
2 |
|||
|
|
|
||
1.4Электрическую мощность, подведённую к рабочему участку
Q = W= U J, Вт, W= U2 , R=0,68 Ом.
R
1.5Лучистый тепловой поток от поверхности трубы
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|
T |
|
T |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Q |
= 5,67 ε |
|
ст |
|
|
− |
ж |
|
|
|
F , Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
л |
|
100 |
|
|
100 |
|
|
тр |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где ε = 0,26 |
– |
степень черноты поверхности трубы; |
||
|
|
|
|
|
|
Tст, Tж |
– |
термодинамические температуры поверхности трубы и |
|
|
|
F |
|
окружающей среды, К; |
|
|
– |
площадь поверхности рабочего участка, м2. |
|
|
|
тр |
|
|
|
|
|
|
Fтр = πdтр lтр = 0,055, м2 |
1.6Конвективный тепловой поток от стенки трубы
QK = Q− QЛ, Вт.
1.7Суммарный коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы
α = qt , м2ВтК,
где q = |
Q |
– |
удельный тепловой поток, Вт/м2; |
F |
|||
|
тр |
|
|
|
t |
– |
температурный напор. |
1.8Коэффициент теплопередачи излучением.
|
|
|
α = qл , |
Вт |
, |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
л |
t |
м2 К |
|
|
|
Qл |
|
|||
где q |
= |
– линейный тепловой поток, Вт/м2. |
||||
л |
|
F |
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|
|
|
1.9Коэффициент теплоотдачи за счёт свободной конвекции
αк = α − αл = qkt , м2ВтК,
228
где q |
= |
Qк |
– тепловой поток, Вт/м2. |
к |
|
F |
|
|
|
тр |
|
2.Оценить точность проведенных измерений, для чего необходимо:
2.1Рассчитать среднеквадратичную погрешность определения суммарного коэффициента теплопередачи в соответствии с применяемыми расчётными зависимостями (2) и (6).
|
|
|
|
|
δ |
= |
α |
100= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
α |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
U 2 |
|
I 2 |
|
dmp 2 |
|
|
mp 2 |
|
t |
|
+ t |
2 |
|
||||||
= ±100 |
|
|
+ |
|
+ |
2 |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
cm |
+ t |
|
ж |
, |
d |
|
|
|
t |
|
||||||||||||||||
|
|
U |
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cm |
ж |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
mp |
|
|
|
mp |
|
|
|
|
|
|||||
где U, I – абсолютная погрешность при измерении напряжения и тока;
|
|
U = ± |
(K1 N1) |
, B; I = ± (K2 N2), A; |
|
|
|
100 |
100 |
K1 = K2 = 0,5 |
– |
класс точности комбинированного прибора Щ4313; |
||
N1, N2 |
– |
предельное значение шкалы прибора при измерении напряжения |
||
tсm, tж |
|
и тока, В, А; |
|
|
– |
абсолютные погрешности при измерении температуры |
|||
|
|
поверхности трубы и окружающий среды, °С; |
||
|
|
tсm = |
tж = |
tпр + tкомн, |
tпр |
– |
абсолютная погрешность при измерении температуры, |
||
|
|
обусловленная ошибкой прибора °С; |
||
|
|
|
tпр = (К3 N3), |
|
K3 |
|
|
|
100 |
– |
класс точности прибора МВУ6-41А; |
|||
N3 |
– |
предельное значение шкалы прибора; |
||
tкомн = ±3°С – |
погрешность компенсации термо-ЭДС с помощью блока БУ–4 |
|||
обеспечивающего автоматическую компенсацию изменения ЭДС, вызванную отклонением температуры холодного спая от градуированной температуры;
dmp = mp =
229
= 0,05м – абсолютные погрешности при измерении диаметра и длины рабочего участка.
3.Результаты первичной обработки экспериментальных данных и расчёта погрешности измерений занести в таблицу 3.
4.По результатам опытный данных (табл. 3) построить график зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора α = f( t )(см. рис.1).
|
|
|
|
|
|
|
Результаты первичной, обработки опытных данных |
|
Таблица 3. |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
, |
|
|
|
|
|
Q , |
|
|
Q |
, |
|
|
|
|
q , |
|
q , |
|
|
|
α, |
|
α , |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
№ |
t |
ст |
, |
∆t, |
т |
|
W, |
q, |
2 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
°C |
|
|
|
Вт |
|
|
К |
|
|
Л |
Вт/м |
K |
|
Л |
|
|
2 |
К) |
Л |
|
|||||||||||
|
|
°C |
|
°C |
|
|
|
Вт |
|
|
Вт |
|
|
|
Вт/м2 |
|
Вт/м2 |
|
|
Вт/(м |
Вт/(м2 К) |
|
||||||||||||
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
|
|
5 |
|
|
6 |
|
|
7 |
|
|
8 |
|
|
9 |
|
|
10 |
|
|
|
11 |
|
12 |
|
||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Табл. 3 (Продолжение). |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
|
αK, |
|
|
|
∆U, |
|
|
∆I, |
|
|
tст, |
|
δ, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/(м2 К) |
|
|
В |
|
|
A |
|
|
°C |
|
% |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
13 |
|
|
|
|
|
14 |
|
|
15 |
|
16 |
|
17 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α,
Вт
м2 К |
α = f( t ) |
|
t, °C
рис. 1. Зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора.
5.Выполнить обработку экспериментальных данных в китериальной форме.
Для представления результатов экспериментального исследования интенсивности
теплообмена при естественной конвекции от горизонтального цилиндра в виде китериального уравнения
230
Nu = C (Gr Pr)n |
|
m |
m |
необходимо найти численное значение постоянных С и n. Индекс т в уравнении означает, что физические параметры, входящие в критерии подобия, находятся при средней
температуре, пограничного слоя, которая и является определяющей температурой (tт).
В качестве определяющего размера следует принять наружный диаметр теплообменной трубы (dтр).
Постоянные С и n определяются следующим образом:
5.1На основании экспериментальных данных (табл. 3), а также табличных значений для λ, ν, Рr (табл. 4), найденных по расчётному значению определяющей температуры
(t)необходимо вычислить значение критериев Nu, (Gr Pr)m и их логарифмов для всех заданных режимов.
|
|
|
Физические параметры сухого воздуха при нормальном давлении. |
Таблица 4. |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
СР, |
ρ, |
2 |
|
6 |
6 |
|
6 |
|
|||
tт, |
|
|
|
λ 10, |
a 10, |
ν 10 |
, |
|
|
|||||
|
|
кДж |
кг |
|
|
Вт |
2 |
2 |
|
Pr |
μ 10, |
|
||
°C |
|
|
|
|
м |
м |
|
Па с |
|
|||||
|
кг К |
м3 |
|
м К |
с |
с |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
10 |
|
1,005 |
1,247 |
2,51 |
|
20,0 |
14,16 |
|
0,705 |
17,6 |
|
|||
20 |
|
1,005 |
1,205 |
2,59 |
|
21,4 |
15,06 |
|
0,703 |
18,1 |
|
|||
30 |
|
1,005 |
1,165 |
2,67 |
|
22,9 |
16,00 |
|
0,701 |
18,6 |
|
|||
40 |
|
1,005 |
1,128 |
2,76 |
|
24,3 |
16,96 |
|
0,699 |
19,1 |
|
|||
50 |
|
1,005 |
1,093 |
2,83 |
|
25,7 |
17,95 |
|
0,698 |
19,6 |
|
|||
60 |
|
1,005 |
1,060 |
2,90 |
|
26,2 |
18,97 |
|
0,696 |
20,1 |
|
|||
70 |
|
1,009 |
1,029 |
2,96 |
|
28,6 |
20,02 |
|
0,694 |
20,6 |
|
|||
80 |
|
1,009 |
1,000 |
3,05 |
|
30,2 |
21,09 |
|
0,692 |
21,1 |
|
|||
90 |
|
1,009 |
0,972 |
3,13 |
|
31,9 |
22,10 |
|
0,690 |
21,5 |
|
|||
100 |
|
1,009 |
0,946 |
3,21 |
|
33,6 |
23,13 |
|
0,688 |
21,9 |
|
|||
120 |
|
1,009 |
0,898 |
3,34 |
|
36,8 |
25,45 |
|
0,686 |
22,8 |
|
|||
140 |
|
1,013 |
0,854 |
3,49 |
|
40,3 |
27,80 |
|
0,684 |
23,7 |
|
|||
160 |
|
1,017 |
0,815 |
3,64 |
|
43,9 |
30,09 |
|
0,682 |
24,5 |
|
|||
180 |
|
1,022 |
0,779 |
3,78 |
|
47,5 |
32,49 |
|
0,681 |
25,3 |
|
|||
200 |
|
1,026 |
0,746 |
3,93 |
|
51,4 |
34,85 |
|
0,680 |
26,0 |
|
|||
|
|
|
|
Nu = |
αк dmp |
|
– число Нуссельта, |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
m |
|
|
λm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
αk – |
коэффициент теплоотдачи за счёт свободной конвекции (см. табл. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
231 |
|
|
|
|
|
|
|
3), |
|
|
Вт |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
К |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
d |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
– наружный диаметр теплообменной трубы, м2; |
|||||||||||||||||
|
|
|
mp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт |
|
|
||
|
|
|
λm |
– |
коэффициент теплопроводности, |
(см. табл. 4); |
||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м К |
||||
|
|
|
|
|
|
Gr = |
|
gdmp3 βm t |
– число Грасгофа, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ν2т |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
где |
g |
– |
ускорение свободного падения, м/с2; |
||||||||||||||||
β |
= |
|
1 |
|
– |
коэффициент объёмного расширения воздуха, |
1; |
|||||||||||||
(tт |
+ 273) |
|||||||||||||||||||
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
||||
|
|
|
νm |
– коэффициент кинематической вязкости воздуха, м/с2 (см. табл. 4); |
||||||||||||||||
|
|
|
t |
– температурный |
напор |
между стенкой трубы и окружающим |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
воздухом, °С (см. табл. 3); |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
Pr = |
ν |
|
|
|
|
– |
число Прандтля (см. табл. 4); |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
где |
a |
– |
коэффициент температуропроводности воздуха, м2/с; |
||||||||||||||||
ν– коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с.
5.2Полученные расчётные данные занести в таблицу 5.
Таблица расчётных данных.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5. |
|
|
tт, |
|
λт, |
νт |
, |
βт |
, |
Pr |
Gr |
Nu |
(Gr Pr) |
lgNu |
lg(Gr Pr) |
|
||||
№ |
|
Вт |
|
м |
1 |
|
||||||||||||
|
°C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
m |
m |
m |
m |
m |
|
|
|
м К |
|
|
с2 |
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
5 |
|
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|||
5.3На основании экспериментальных данных (см табл. 5) построить в логарифмических координатах зависимость (см. рис. 2).
Nu= C (Gr Pr)nm
5.4Из графика (рис. 2), вычислить величину показателя степени n, равную угловому коэффициенту прямой, построенной по экспериментальным точкам.
n = tgα = yx.
232
lg Nu |
|
Num = 0,5 (Gr Pr)m0,25 |
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
Nu = C |
(Gr Pr)n |
|
|
|
m |
m |
|
α |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
lg C |
|
lg(Gr Pr)m |
|
|
|
|
||
– экспериментальные точки (см. табл. 5); |
|
|||
– |
расчётные точки из зависимости Nu |
= 0,5 (Gr Pr)0,25. |
||
|
|
m |
|
m |
Рис. 2. ЗависимостьNu |
от (Gr Pr) |
m |
m |
влогарифмических координатах.
5.5Из графика (рис. 2) вычислить величину постоянной С, представляющую собой отрезок, получающийся при пересечении экспериментальной прямой с осью ординат.
5.6На основании полученных результатов записать критериальное уравнение,
обобщающее результаты исследования в окончательном виде. Например:
Nu = 0,48 (Gr Pr)0,28. |
|
m |
m |
5.7Сравнить вычисленные значения С и п с данными табл. 1 и определить режим движения воздуха у поверхности теплообменной трубы.
5.8Для сравнения полученных результатов с литературными данными, обобщающими многочисленные экспериментальные данные, проведенные в диапазоне изменения
аргумента 5 |
2 |
≤ (Gr Pr) ≤ 2 |
3 |
10 |
10. На рис. 2 построить зависимость |
||
Nu = 0,5 |
(Gr Pr)0,25. Дать оценку возможным расхождениям. |
||
m |
|
m |
|
13.ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ.
Отчёт по выполненной лабораторной работе должен содержать:
1.Назначение работы.
2.Принципиальную схему экспериментальной установки и краткое описание её устройства и принципа работы.
233
3.Протокол результатов измерений при проведении опытов (табл. 2).
4.Первичную обработку опытных данник и её результаты в форме табл. 3 и график зависимости α = f( t ) (рис. 1).
5.Обработку опытных данных в критериальном виде и её результаты в форме таблицы
расчётных данных (табл. 5) и графика зависимости Nu= C (Gr Pr)nm логарифмических координатах (рис. 2).
6.Критериальное уравнение, описывающее интенсивность теплообмена при естественной конвекции около горизонтального цилиндра с постоянной температурой, в окончательном виде.
7.Сравнение результатов экспериментального исследования:
1 – полученной критериальной зависимости с формулами, из учебной литературы (в
виде, графиков, например, зависимости Nu = 0,5 (Gr Pr)0,25); |
|
m |
m |
2– полученных численных значений коэффициента теплоотдачи с данными из учебной литературы.
14.ЛИТЕРАТУРА.
1.Исаченко В.П. и др. Теплопередача: Учебник для ВУЗов – 4-е издание, переработ. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 416 с., ил.
2.Краснощёков Е.А, Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учебн. пособие для ВУЗов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980. – 288 с., ил.
234
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ТП-2
ТЕПЛООТДАЧА ВЕРТИКАЛЬНОГО ЦИЛИНДРА ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ
I. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Определить локальные коэффициенты теплоотдачи вертикального цилиндра при свободной конвекции, представить результаты экспериментов в виде уравнения подобия.
II. общие положения
При нагреве вертикального цилиндра, помещённого в воздухе, между его поверхностью и газообразной средой осуществляется процесс теплообмена, который называется теплоотдачей.
В свою очередь теплоотдача состоит из двух процессов: свободной конвекции и теплового излучения. Данная работа посвящена изучению свободной конвекции.
Интенсивность |
свободной |
конвекции, |
которая |
характеризуется |
коэффициентом теплоотдачи αK, м2ВтК, не остаётся постоянной. Она зависит от
высоты цилиндра, температурного напора между поверхностью тела и окружающей средой, теплофизическими свойствами среды и т.д. Влияние всех этих факторов учитывается при нахождении вида уравнения подобия.
|
III. методика расчёта |
|
|
При прохождении электрического тока через вертикальный цилиндр выделяется |
|
тепловой поток, который определяется из выражения: |
|
|
|
Q = U2 , Вт, |
(1) |
|
R |
|
где |
U – падение напряжения на длине цилиндра, В; |
|
R– электрическое сопротивление цилиндра, равное 0,0195 Ом.
Сучётом свободной конвекции и теплового излучения общий поток Q (1) можно представить в виде суммы:
Q = QK + QЛ, Вт, |
(2) |
235