Лабораторна робота № 7 Дослідження променистого теплообміну у кільцевому повітряному зазорі

Зміст роботи

Мета роботи - поглибити та зкріпити знання про ступінь чорноти матеріалів, еквівалунтну теплороводністьЮ температурне поле та особливості розрахунку променистого теплового потоку у кільцевому повітряному зазорі.

Завдання по роботі - експериментальне вивчення променистого теплообміну між двома концентрично розташованими трубами.

Опис експериментальної установки

Експериментальна установка для визначення характеристик випромінювання в кільцевому повітряному зазорі (рисунок 6.1) являє собою дві горизонтально розташовані концентричні стальні труби 1 і 2 ( = 11,5 мм; = 33,8 мм; = 1150 мм). Що закріплені в загальних торцевих опорах 3 і 4. У середині труби меншого діаметра розташований ніхромовий електронагрівач 5, що створює рівномірний радіальний тепловий потік. Величину теплового потоку регулюють автотрансформатором 6 та вимірюють за допомогою ватметра 7.

Рисунок 6.1 - Схема експериментальної установки

Температуру поверхні труб меншого ( ) і більшого діаметрів ( ) вимірують п’ятьма (на кожній поверхні) хромель-копелевими термопарами 8, що розташовані рівномерно по периметру труб. Термопари через перемикач 9 підведені до потенціометра (поз. 10).

Порядок виконання експерименту

Експеримент рекомендується виконувати у таком порядку.

Увімкнути електронагрівач та встановити необхідну потужність тепловиділення, контролюючи її ватметром.

За даними попередніх спостережень щодо температури внутрішньої та зовнішньої труб переконатися у досягненні стаціонарного режиму роботи установки.

Приступити до запису показань вимірювальних приладів у протокол спостережень через кожні 3 хвилини не менше 3 разів. У протокол записуються термо-ЕРС або температура - в залежності від методу вимірювання, що застосовується.

Після закінчення експерименту вимкнути електронагрівач.

Протокол спостережень

Температура холодного спаю =

№ дос- ліду	Найме-нування величини	Параметр за положенням перемикача										Потуж-ність електро-нагрівача, , Вт
		Внутрішня труба (1)					Зовнішня труба (2)
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	, мВ ( ,С)
2	, мВ ( ,С)
3	, мВ ( ,С)
Середня вели-чина у 3 дослідах , мВ ( ,С)
Середня термо-ЕРС по поверхні, , мВ												-
Середня темпера-тура по поверхні, ,С												-

Обробка результатів спостережень

Після осереднення величин проводиться обробка результатів спостережень у наступному порядку.

Поверхні теплообміну тіл: , .

Загальний тепловий потік, який передається через кільцевий повітряний зазор, визначається потужністю електричного нагрівача (за показанням ватметру)

.

За визначальною температурою з таблиць теплофізичних властивостей знаходять . Для визначення коефіцієнта об’ємного розширення повітря як ідеального газу може бути використана залежність .

Критерій Грасгофа, що характеризує інтенсивність циркуляції повітря в кільцевому зазорі

,

де - товщина повітряного зазору, ;

- температурний напір, .

Коефіцієнт конвекції

.

Еквівалентний коефіцієнт теплопровідності, визначений за теоретичним методом.

.

Еквівалентна теплопровідність, що характеризує тепловий потік, який переданий через зазор теплопровідністю та конвекцією

.

Значення променистого теплового потоку за балансовим методом

.

Теоретичне значення променистого теплового потоку

,

де - приведена ступінь чорноти двох коаксіальних циліндрів 1 та 2,

,

, - ступені чорноти поверхонь (нержавіюча сталь, див. таблицю у додатку) цилиндрів 1 і 2, тут ;

- постійна Стефана-Больцмана, = 5,76 Вт/(м²К⁴).

Аналіз результатів експерименту

1. Провести порівняння розрахункового значення променистого теплового потоку та експериментального.

2. Проаналізувати причини розходження результатів, ураховуючи похибку.

3. Проаналізувати вплив різних факторів на променистий теплообмін у кільцевому зазорі, указати шляхи інтенсифікації теплообміну.

Контрольні запитання

1. За рахунок яких факторів забезпечується перередача теплоти в кільцевому повітряному зазорі?

2. Які особливості променистого теплообміну між концентрично розташованими тілами?

3. Як визначаються теплофізичні властивості повітря в кільцевому зазорі?

4. Якими елементарними способами передається тепловий потік?

5. Яке мінімальне значення має коефіцієнт конвекції? Пояснити з фізичної точки зору.

6. Як визначається еквівалентний коефіцієнт теплопровідності?

7. Від яких факторів залежить табличне значення ступеня чорноти тіла?

8. Опишіть улаштування експериментальної установки.

9. Які величини слід вимірювати при експериментальному визначенні ступеня чорноти матеріалу?

10. Укажіть напрям теплового потоку в експериментальній установці.

Лабораторная работа № 8

ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗОЭНТРОПНОГО И ИЗОБАРНОГО ПРОЦЕССОВ С ВОДЯНЫМ ПАРОМ С ПОМОЩЬЮ ДИАГРАММЫ h,s

Цель работы – изучить термодинамические свойства водяного пара в политропном процессе с помощью диаграммы . Определить энергетические результаты такого процесса.

Задание по работе: определить с спомощью диаграммы промежуточное давление пара (рисунок 4.1), техническую работу и количество теплоты в процессах, последовательно: (1-c), (с-d) и (d-2).

Рисунок 4.1 - Процессы с водяным паром в диаграмме

Расход пара , кг/с выбирается по номеру варианта в соответствии со списком; остальные исходные данные – из таблицы П 4.1.