2.4 Обробка експериментальних даних

Ціль розрахунків - визначити коефіцієнти тепловіддачі конвекцією при різних температурах і обробити дані експерименту в критеріальному виді

(2.1)

з визначенням коефіцієнта С и показника ступеня п.

Для цього для кожного з трьох режимах необхідно визначити наступне:

а) коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²К):

,

, (2.2)

де Q_к = Q - Q_л - теплота, яка передана конвекцією від поверхні труби в навколишнє середовище, Вт;

Q = IU - потужність нагрівача (загальна підведена теплота), Вт;

де I – сила струму, А;

U – напруга, В;

Q_л - теплота, яка віддана випромінюванням, Вт, визначається за формулою Стефана-Больцмана:

(2.3)

де  = 0,7 - ступінь чорності поверхні труби, що охолоджується;

С_о = 5,67 - коефіцієнт випромінювання абсолютного чорного тіла, Вт/(м²К⁴);

t_ст - середня за режим температура стінки труби, ^оС;

F = 0,12 м² - площа поверхні труби, що охолоджується.

б) критерій Нуссельта –визначає співвідношення між інтенсивністю тепловіддачі і температурним полем у прикордонному шарі в поверхні тіла, ще називається безрозмірним коефіцієнтом тепловіддачі:

(2.4)

де _к - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, Вт/(м²К);

d - діаметр труби, м;

 - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/(мК).

в) критерій Грасгофа, що представляє собою відношення піднімальних сил при вільній конвекції до сил молекулярного тертя:

(2.5)

де - коефіцієнт об'ємного розширення, К^-1;

 - кінематичний коефіцієнт в'язкості, м²/с.

г) критерій Прандтля, що характеризує співвідношення між температурними і швидкісними полями:

(2.6)

де  - кінематичний коефіцієнт в'язкості, м²/с;

а - коефіцієнт температуропроводності повітря, м²/с.

Числові значення , , а, Pr визначають при температурі повітря t_в по додатку А. Дані розрахунку заносять у таблицю 2.2.

Для визначення коефіцієнта пропорційності С та показника ступеня п у рівнянні (2.1) за даними таблиці 2.2 будують графік (малюнок 2.2) залежності у виді прямої лінії (Примітка: осі необхідно будувати цілком, від початку координат).

Відрізок, що відтинається прямій на осі ординат, дорівнює lgС, а тангенс кута а нахилу прямій - показникові ступеня п:

п=.

Малюнок 2.2 – Графік залежності .

Таблиця 2.2 - Дані розрахунку

Величина	Позначення	Одиниця	Режими
			1	2	3
Потужність нагрівача	Q	Вт
Кількість теплоти при випромінюванні	Qл	Вт
Кількість теплоти при конвекції	Qк	Вт
Коефіцієнт тепловіддачі	к	Вт/(м2К)
Критерій Нуссельта	Nu
Критерій Грасгофа	Gr
Критерій Прандтля	Pr
Добуток (GrPr)	GrPr
Логарифм критерію Nu	lgNu
Логарифм добутку критеріїв (GrPr)	lg(GrPr)

Отримані з допомогою графіка числові значення С и п порівнюють з даними додатка 7 і визначають режим руху повітря. У випадку розбіжності пояснюють причину.