5. Обработка опытных данных
1. Определить общий средний коэффициент теплоотдачи
,
где Q
– тепловой поток, отводимый от поверхности
трубки конвекцией и излучением, Вт (при
установившемся режиме он равен мощности
электронагревателя);
– средняя температура поверхности
нагрева, 0С;
n
– число точек, где измеряется температура,
n
= 6;
– температура воздуха вдали от
экспериментальной установки, 0С;
F
= πdl
– теплоотдающая площадь поверхности,
м2.
2. Определить средний коэффициент теплоотдачи излучением
,
где
– часть общего теплового потока,
отводимая от греющей поверхности
излучением;
– приведенная степень черноты; εс
– степень черноты поверхности трубы
(для алюминия εс=0,06);
εокр
– степень черноты окружающих предметов;
F
– теплоотдающая площадь поверхности
трубы, м2;
Fокр
– площадь поверхности окружающих
предметов, м2
(так как Fокр
> F,
то εп
= εс);
с0
= 5,67 – коэффициент излучения абсолютно
черного тела, Вт/(м2·К4);
Токр
– температура окружающих предметов, К
(можно считать Токр= Твозд =
);
Тст
=
,
К.
3. Рассчитать средний конвективный коэффициент теплоотдачи
.
4. Для условий опыта вычислить безразмерный комплекс
.
5. По уравнению (2) определить число Нуссельта Nu.
6. Найти расчетное значение коэффициентов теплоотдачи конвекцией
.
7. Определить расхождение опытного и расчетного значений коэффициентов теплоотдачи
.
При вычислениях
свойства воздуха принимать по его
температуре
в соответствии с данными табл.1.
Таблица 1
Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давлении
|
Температура, 0С |
-50 |
-30 |
-10 |
0 |
10 |
30 |
50 |
|
|
λ·102, Вт/(м·К) |
2,04 |
2,2 |
2,36 |
2,44 |
2,51 |
2,67 |
2,83 |
|
|
ν·106, м2/с |
9,23 |
10,8 |
12,43 |
13,3 |
14,16 |
16 |
17,95 |
|
|
Pr |
0,73 |
0,72 |
0,71 |
0,707 |
0,705 |
0,701 |
0,698 |
|
|
Температура, 0С |
70 |
90 |
110 |
140 |
180 |
250 |
350 |
|
|
λ·102, Вт/(м·К) |
2,96 |
3,13 |
3,28 |
3,49 |
3,78 |
4,27 |
4,91 |
|
|
ν·106, м2/с |
20,02 |
22,1 |
24,2 |
27,8 |
32,49 |
40,61 |
55,46 |
|
|
Pr |
0,694 |
0,69 |
0,687 |
0,684 |
0,681 |
0,677 |
0,676 |
|
6. Контрольная задача
Горизонтальная труба диаметром d, длиной l с температурой поверхности tст находится в спокойном воздухе, температура которого tвозд. Определить поток теряемой трубой теплоты Q за счет естественной конвекции, используя формулу (2). Численные значения исходных величин взять по индивидуальному номеру, названному преподавателем, в соответствии с табл. 2.
Таблица 2
|
№ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|||
|
d, м |
0,1 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,15 |
0,5 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
|||
|
l, м |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1 |
1,2 |
1,4 |
|||
|
tст, 0С |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
20 |
10 |
15 |
20 |
|||
|
tвозд, 0С |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
-10 |
-30 |
-20 |
-15 |
|||
|
№ |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
|||
|
d, м |
0,08 |
0,09 |
0,1 |
0,11 |
0,12 |
0,13 |
0,14 |
0,15 |
0,16 |
0,17 |
0,18 |
0,19 |
|||
|
l, м |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
2,8 |
3,0 |
3,2 |
3,4 |
3,6 |
3,8 |
|||
|
tст, 0С |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
|||
|
tвозд, 0С |
-10 |
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
0 |
20 |
30 |
|||
Окончание табл. 2
|
№ |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
d, м |
0,2 |
0,21 |
0,22 |
0,23 |
0,24 |
0,25 |
|
l, м |
4,0 |
4,2 |
4,4 |
4,6 |
4,8 |
5,0 |
|
tст, 0С |
85 |
90 |
95 |
100 |
105 |
110 |
|
tвозд, 0С |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |