4. Контрольные вопросы

4.1. Какой газ называется идеальным?

4.2. При каких условиях воздух можно считать идеальным газом?

4.3. Как формулируется закон Дальтона для смеси идеальных газов?

4.4. Назовите и дайте определения основных характеристик влажного воздуха.

4.5. Каковы устройство и принцип действия психрометра Августа?

4.6. Каким образом по i-d диаграмме определяются параметры влажного воздуха?

Лабораторная работа 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СКОРОСТИ СРЕДЫ

Цель работы: изучение особенностей конвективного теплообмена; экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи при обдуве холодным воздухом нагретой металлической поверхности.

1. Основные сведения о конвективном теплообмене

Под конвективным теплообменом, или, как его часто называют, теплоотдачей понимается совместный процесс передачи тепла конвекцией и теплопроводностью, например, теплообмен между потоком теплоносителя (жидкости или газа) и поверхностью стенки; направление теплового потока при этом будет зависеть от температур теплоносителя и стенки.

Тепловой поток, передаваемый при конвективном теплообмене, определяется по формуле Ньютона-Рихмана:

(3.1)

где – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом теплоотдачи;– температура теплоносителя,⁰С; t_ст – температура стенки,⁰С; F – площадь поверхности соприкосновения теплоносителя со стенкой, м².

Из уравнения можно определить разность

, (3.2)

где – термическое сопротивление теплоотдачи.

Формулу можно использовать как при теплоотдаче от жидкости или газа к стенке, так и при теплоотдаче от стенки к жидкости или газу. В обеих случаях принимается абсолютное значение разности температур.

Коэффициент теплоотдачи имеет размерность Вт/м²град, представляет собой величину теплового потока или, что то же, количество тепла, проходящего в единицу времени от жидкости (газа) к стенки (или наоборот) через I м² поверхности при разности температур жидкости и стенки I ⁰C. В отличие от коэффициента теплопроводности коэффициент теплоотдачи-очень сложная величина, при помощи которой учитываются следующие факторы, обусловливающие протекание конвективного теплообмена: режим движения жидкости или газа (ламинарный или турбулентный) и природа его возникновения; скорость движения жидкости или газаV; физические параметры жидкости или газа (теплопроводность , вязкость , плотность , теплоёмкость С_р, коэффициент объёмного расширения ), температура жидкости или газа и поверхности t_ж, t_ст; форма и линейные размеры омываемой жидкостью или газом поверхности l₁, l₂, l₃.

Таким образом,

(3.3)

Существенное значение в конвективном теплообмене имеет режим движения жидкости или газа. Турбулентное движение всегда усиливает теплообмен. Наличие пограничного слоя большой толщины у поверхности стенки увеличивает её термическое сопротивление и замедляет перенос тепла.

При изучении конвективного теплообмена коэффициент теплоотдачи в большинстве случаев определяют экспериментально.