Описание экспериментальной установки
Принципиальная
схема экспериментальной установки
изображена на рис 1.
Исследуемые
тела представляют собой трубы(элементы
№1
и
№2)
выполненные
из одинакового материала (полированная
сталь).Одна труба расположена горизонтально,
а другая – вертикально. Внутри трубок
размещены электронагреватели из
нихромовой проволоки служащие источником
тепла. Тепловой поток распределяется
равномерно подлине трубы. При стационарном
режиме все тепло, выделяемое
электронагревателем передается через
поверхность трубы в окружающую среду.
Тепловой поток
с
поверхности трубы определяется по
расходу электроэнергии. Потребляемая
мощность электроэнергии регулируется
автотрансформаторамиP1
и Р2 и измеряется ваттметрами PW3
и PW4.
Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки
Элемент 1, 2 выполнены из нержавеющей полированной стальной трубы, наружным диаметром d=40 мм и длинной (высотой) трубы 470 мм.
Порядок проведения работы
Опыт проводится (после изучения устройства опытной установки и с ознакомлением с измерительной схемой) в следующем порядке.
Выключателем В включается электрические нагреватели НЭ1, НЭ2 элементов 1, 2 и регулятором напряжения Р3, Р4 устанавливается определённое значение мощности, одинаковое для двух элементов 1 и 2. Значение мощности определяется ваттметром PW3, PW4.
В первом режиме мощность устанавливается в пределах от 30 до 50 Вт. По достижении установившегося теплового режима, при котором показания измерительных приборов сохраняются неизменными, производится запись показаний приборов в протокол (таблица 1) через равные промежутки времени между замерами (3 минуты).
По заданию преподавателя могут проводиться опыты при других значениях потребляемой мощности элементов.
Таблица 1.
|
Наименование величин |
Режим 1 | |||||||
|
Элемент 1 |
Элемент 2 | |||||||
|
Замеры |
1 |
2 |
3 |
Замеры |
1 |
2 |
3 | |
|
Тепловой поток Q, Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура поверхности элементов труб |
11 |
|
|
|
16 |
|
|
|
|
12 |
|
|
|
17 |
|
|
| |
|
13 |
|
|
|
18 |
|
|
| |
|
14 |
|
|
|
19 |
|
|
| |
|
15 |
|
|
|
20 |
|
|
| |
|
Средние значения температуры поверхности элементов tw? oC |
|
| ||||||
|
Температура окружающего воздуха tf , oC |
|
| ||||||
Расчёт коэффициентов конвективной теплоотдачи для элемента 1 (горизонтальная труба) и 2 (вертикальная труба) производится по таблице 2.
Таблица 2
|
Наименование величин |
|
Расчётные формулы |
Режим 1 |
Режим 2 | ||
|
Элемент 1 |
Элемент 2 |
Элемент 1 |
Элемент 2 | |||
|
Температура поверхности трубы |
|
- |
|
|
|
|
|
Температура окр. среды |
|
- |
|
|
|
|
|
Тепловой поток |
|
- |
|
|
|
|
|
Поверхность трубы |
|
|
|
|
|
|
|
Величина лучистого теплового потока |
|
|
|
|
|
|
|
Конвективная составляющая теплового потока |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи опытный |
αК |
|
|
|
|
|
|
Определение температуры |
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент кинематической вязкости |
|
|
|
|
|
|
|
Критерий Прандтля |
|
- |
|
|
|
|
|
Коэффициент теплопроводности |
|
- |
|
|
|
|
|
Коэффициент объемного расширения |
|
|
|
|
|
|
|
Критерий Нуссельта |
|
|
|
|
|
|
|
Критерий Грасгофа |
|
|
|
|
|
|
|
Произведение
|
- |
- |
|
|
|
|
|
Расчетный критерий Нуссельта |
|
|
|
|
|
|
|
а) показатель |
n |
|
|
|
|
|
|
б) постоянная выбирается из табл. 6.2 |
С |
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи (расчётный) |
αр |
|
|
|
|
|
По результатам расчёта произвести сравнение опытного коэффициента отдачи αК с расчетным αр.