МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ФГБОУ ВО «ВГТУ»)

Факультет энергетики и систем управления

Кафедра теоретической и промышленной теплоэнергетики

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине «Метрология, сертификация, технические измерения и автоматизация»

Тема «Расчет наружного охлаждения»

Расчетно-пояснительная записка

Разработала студентка К.В. Мерзликина

Подпись, дата Инициалы, фамилия

Руководитель А.А. Надеев

Подпись, дата Инициалы, фамилия

Члены комиссии

Подпись, дата Инициалы, фамилия

Нормоконтролер

Подпись, дата Инициалы, фамилия

Защищена Оценка

дата

2015

Замечания руководителя

Содержание

Задание на курсовую работу 2

Замечание руководителя 3

Введение 6

1 Определение удельного теплового потока 8

1.1 Выбор температуры газовой стенки 8

1.2 Определение конвективного удельного теплового потока 8

1.2.1 Расчет теплоемкости и вязкости газового потока 8

1.2.2 Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке 10

1.2.3 Определение конвективного удельного теплового потока в стенку 12

1.3 Определение лучистого и суммарного удельных тепловых потоков 13

1.3.1 Определение степени черноты продуктов сгорания 13

1.3.2 Определение удельного лучистого теплового потока 15

1.3.3 Определение суммарного теплового потока 17

2 Определение подогрева охладителя 19

2.1 Определение температуры выхода охладителя 19

2.2 Определение подогрева охладителя и средней температуры

охладителя на каждом участке 22

3 Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к охладителю и температуры «жидкостной стенки» 25

3.1 Определение температуры «жидкостной стенки» 25

3.2 Определение коэффициента теплоотдачи от жидкостной стенки к охладителю 27

3.3 Оценка погрешности при выборе температуры газовой стенки 31

4 Расчет мощности насоса 36

4.1 Определение скорости движения охладителя 36

4.2 Определение гидросопротивления межрубашечного зазора 39

4.3 Расчет мощности насоса 46

Заключение 47

Список литературы 48

Приложение А (обязательное) Первое приближение 49

Приложение Б (обязательное) Второе приближение 50

Приложение В (обязательное) Третье приближение 51

Приложение Г (обязательное) Геометрический профиль сопла и график распределения температуры «газовой» стенки 52

Приложение Д (обязательное) Графики распределения температуры «жидкостной» стенки и охлаждающей жидкости по длине сопла 53

Приложение Е (обязательное) График зависимости конвективного удельного теплового потока по длине сопла 54

Приложение Ж (обязательное) График зависимости лучистого удельного теплового потока по длине сопла 55

Приложение З (обязательное) График зависимости суммарного удельного теплового потока по длине сопла 56

Введение

Измерения - один из важнейших путей познания природы, дают количественную характеристику окружающего нас мира. Круг величин, подлежащих измерению, определяется разнообразием явлений, с которыми приходится сталкиваться человеку. Сравнение опытным путем измеряемой величины с другой, подобной ей, принятой за единицу, составляет общую основу любых измерений. Измерения проводятся для достижения некоторого конечного результата в соответствии с поставленной задачей. Все отрасли техники не могли бы существовать без развернутой системы измерений, определяющих как все технологические процессы, контроль и управление ими, так и свойства и качество выпускаемой продукций. Значительное повышение точности измерений неоднократно являлось основной предпосылкой фундаментальных научных открытий.

Разделом науки, изучающим измерения, является метрология. Если перевести буквально, то метрология - это учение о мерах, а определение, данное в [1], гласит, что метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Решение многих задач метрологии является важной государственной задачей. Главные задачи метрологии по обеспечению единства измерений и способов достижения требуемых точностей непосредственно связаны с проблемами взаимозаменяемости как одного из важнейших показателей качества современных изделий [2]. Единство измерений - состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности известны с заданной вероятностью [3]. Единство измерений необходимо для того, чтобы можно было сопоставить результаты измерений, выполненных в разное время, с использованием различны методов и средств измерений, а также в различных по территориальному расположению местах. Результат измерения - значение физической величины, найденное путем ее измерения. Физическая величина это характеристика одного из свойств физического объекта (явления или процесса), общая в качественном отношении многим физическим объектам, но в количественном отношении индивидуальная для каждого объекта [4]. Сотрудничество с другими странами, совместная разработка научно-технических программ требуют взаимного доверия к измерительной информации. Высокое качество информации, ее точность и достоверность имеют первостепенное значение, также как и единообразие принципов и способов оценки точности результатов измерений.

При проведении любых измерений, независимо от условий, в которых они проводятся, появляются погрешности, искажающие представление о действительном значении измеряемой величины. Разделение погрешности на случайную и систематическую и построенные на таком разделении методы ее описания стали подвергаться критике: эти представления перестали удовлетворять требованиям, предъявляемыми задачами, решаемыми метрологией [2]. Это привело к возникновению различных инициатив, направленных на решение возникшей проблемы. Одним из решений стала концепция представления результатов измерений, развиваемая по инициативе международных метрологических организаций. Суть ее состоит в том, что обработка результатов измерений во всех странах проводится с использованием аппарата теории вероятностей и математической статистики.

Использование на практике вероятностного подхода к оценке погрешностей результатов измерений, прежде всего, предполагает знание аналитической модели закона распределения рассматриваемой погрешности [5]. Практически везде погрешности разделяют на случайные и систематические. Систематическая погрешность считается специфической, «вырожденной» случайной величиной, обладающей некоторыми, но не всеми свойствами случайной величины, изучаемой в теории вероятностей и математической статистике. Постоянные систематические погрешности не устраняются путем многократных измерений, они могут быть обнаружены только при сравнении результатов с другими, полученными с помощью более высокоточных методов и средств.

Случайные погрешности представляют собой погрешности, в которых нет определенной закономерности. Они неизбежны и неустранимы и всегда имеются в результате измерения. Наиболее универсальным способом описания поведения результатов измерений и случайных погрешностей является отыскание их интегральных и дифференциальных функций распределения. Причем в метрологии в основном используют дифференциальную форму - закон распределения плотности вероятности случайной величины [6]:

(1)

Она неотрицательна и подчиняется условию нормировки [6]:

(2)

Интегральный закон распределения случайной величины представляет собой функцию F(x), определяемую формулой [6]:

(3)

Используемые в метрологии законы распределения случайных величин можно классифицировать следующим образом [4]:

 Трапецеидальные

 Уплощенные

 Экспоненциальные

 Семейство распределений Стъюдента

 Двухмодальные

В большинстве случаев для описания поведения измерений бывает достаточно охарактеризовать случайные величины с помощью ограниченного числа случайных параметров, основными из них являются:

 центр распределения

 начальные и центральные моменты и производные от них коэффициенты - математическое ожидание, дисперсия, эксцесс, контрэксцесс и коэффициент асимметрии.

Целью данной работы является определение с помощью многократного измерения наиболее эффективной оценки характеристики положения закона распределения вероятности, идентифицируемой со значением измеряемой безразмерной величины. Для достижения поставленной цели нужно выполнить такие задачи как:

1. Обработать массив экспериментальных данных.

2. Выдвинуть гипотезу о законе распределения вероятности экспериментальных данных.

3. Проверить правдоподобие выдвинутой гипотезы с помощью критерия согласия.

4. Выбрать характеристику положения закона распределения вероятности, определить ее оценку, закон изменения ее доверительных интервалов и записать результат многократного измерения.

1 Определение оценок основных характеристик

В данной курсовой работе обрабатывается массив экспериментальных данных.

Х	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Для расчета наружного охлаждения канал разбивается на участки. Схема разбивки канала на 11 участков прилагается в качестве приложения к курсовой работе.

Для каждого из участков выбираем температуру газовой стенки со стороны продуктов сгорания, учитывая свойства материала стенки.