Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Калининградский государственный технический университет»

тепломассообмен

Методические указания к лабораторному практикуму

на персональном компьютере по дисциплинам

«Теоретические основы теплотехники», «Теплотехника»,

«ТЕПЛОМАССООБМЕН» для студентов специальностей

140101. 65 - Тепловые электрические станции,

180403.65 - Эксплуатация судовых энергетических установок, 270109.65 - ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

Калининград

Издательство ФГОУ ВПО «КГТУ»

2009

УДК 621.1.016

УТВЕРЖДЕНО

Ректором ФГОУ ВПО «Калининградский

государственный технический университет»

АВТОР- Филонов А. Г., к.т.н., доцент кафедры судовых

энергетических установок и теплоэнергетики

ФГОУ ВПО «Калининградский государственный

технический университет»

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой судовых энергетических установок 2 ноября 2009г., протокол № 2

Рецензент- Селин В.В., к.т.н., профессор кафедры судовых энергетических установок и теплоэнергетики ФГОУ ВПО «КГТУ»

© ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», 2009 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………….…….4

1. Лабораторная работа № 1 Определение коэффициента

теплопроводности методом плоского слоя..…..…………….…………….…6

2. Лабораторная работа № 2 Определение коэффициента

теплоотдачи при естественной конвекции около

горизонтального цилиндра..….……………………………………………....17

3. Лабораторная работа № 3 Определение коэффициента

теплоотдачи при естественной конвекции около

вертикального цилиндра…………….……………..………………….……...31

4. Лабораторная работа № 4 Определение коэффициента

теплоотдачи при вынужденном движении воздуха в трубе…...……....…...42

5. Лабораторная работа № 5 Исследование теплообмена

излучением ….……..………….………………………………………………58

6. Приложения….………………………………………………………….…..66

7. Рекомендуемая литература …………………………….………………….72

Введение

Учебные планы специальностей 140101. 65 - Тепловые электрические стан­ции, 180403.65 - Эксплуатация судовых энергетических установок, 270109.65 – Теплогазоснабжение и вентиляция включают в себя дисциплины «Теоретические основы теплотехники», «Теплотехника» и «Тепломассообмен», которые предусматривают проведение лабораторных занятий.

В последние годы в технических вузах практикуются две формы лабораторного практикума по теплотехнике:

- первая - традиционная представляет собой проведение лабораторных работ на реальных экспериментальных стендах, оснащенных необходимой измерительной техникой;

- вторая форма развития лабораторного практикума является новой и заключается в использовании широких возможностей средств вычислительной техники при математическом моделировании реальных процессов, протекающих в элементах теплоэнергетических установок, рассматриваемых в рамках курса «Теплотехника».

Составленная математическая модель, переложенная на машинный язык, позволяет:

- выводить на экран монитора персонального компьютера (ПК) управляемую схему реальной установки с графическим отображением процессов, происходящих в ней во время работы;

- производить ввод исходных данных решаемой инженерной задачи с клавиатуры и считывание величин измеряемых параметров с экрана монитора.

Такая форма проведения лабораторного практикума имеет ряд преимуществ по сравнению с первой:

1. Экспериментальное исследование процесса тепломассообмена сопряжено со значительными трудностями (накладываемые ограничения на параметры и скорости рабочих тел); невозможность использования рабочих участков с различными характерными размерами и теплоносителей разной природы (инертные газы, водород, гелий, азот и т.д.); невозможность работы рабочего участка в широкой области тепловых потоков. Все вышеперечисленные недостатки легко устраняются математическим моделированием на ПК.

2. Проведение исследований по тепломассообмену на реальных установках требует больших затрат учебного времени, так как зачастую исследуются стационарные процессы, которые требуют длительного выхода лабораторной установки на каждую экспериментальную точку. Моделирование на ПК позволяет значительно сократить эту подготовительную фазу эксперимента.

3. Математическое моделирование позволяет более рационально использовать площади учебных лабораторий, так как лабораторные работы в этом случае могут проводиться в любом дисплейном классе, в котором занимаются студенты различных специальностей.

4. Возможность проведения студентом за то же количество аудиторных часов большего количества опытов, что способствует более глубокому пониманию изучаемого материала.

Математическое моделирование на ПК, конечно же, не может полностью заменить проведение экспериментов на реальных лабораторных стендах. Обе эти формы проведения лабораторного практикума по дисциплине «Теплотехника» должны применяться в учебном процессе.

В настоящих методических указаниях приводится описание пяти лабораторных работ, относящихся ко второй группе. Они охватывают разделы дисциплины, посвященные изучению стационарной теплопроводности твердых тел, конвективного и лучистого теплообмена.

При выполнении лабораторных работ в компьютерном классе кафедры СЭУ и ТЭ используется лицензионное программное обеспечение, функционирующее в операционной системе MS DOS, разработанное АОЗТ «Учприбор».