Добавил:
sergeevpavel0406@mail.ru СОВА Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лабораторные / Лаба Термодинамика 4. Теплоотдача при свободном движении воздуха

.docx
Скачиваний:
21
Добавлен:
27.05.2019
Размер:
122.91 Кб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Озерский технологический институт –

филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего

образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

(ОТИ НИЯУ МИФИ)

Кафедра ТМ и МАХП

Лабораторная работа №4

«Теплоотдача при свободном движении воздуха»

По дисциплине «Техническая термодинамика»

Принял

М.А. Миллер

Выполнил

студент группы

1ТМ-36Д

П.С. Сергеев

Озёрск

2019

Цель работы: определить коэффициент теплоотдачи при свободном движении воздуха около горизонтальных труб разного диаметра.

Приборы: установка.

В стальных трубах 1 диаметром d1=22 мм, d2=16 мм, d3 =10 мм и длиной l= 1 м натянута нихромовая спираль 2, подключённая к источнику тока 5. Для измерения напряжения используется вольтметр 3, для измерения силы тока – амперметр 4.

Всё тепло передаётся через наружную поверхность трубы в окружающую среду. Измерение температуры наружной поверхности каждой трубы производится с помощью трёх термопар 6, переключателя 7 и милливольтметра 8.

Холодный спай термопары находится при температуре окружающей среды.

Ход работы:

  1. Подключим установку к сети.

  2. Выведем установку на стационарный режим.

  3. Измерим напряжения, подаваемое на твэлы и силы тока в каждом твэле.

  4. Измерим температуры стенок для каждой трубы и температуру воздуха вдали от твэлов и обработаем результаты измерений.

– количество тепла, отданное в окружающую среду в единицу времени;

– поверхность теплообмена;

– средняя температура стенки;

– экспериментальный коэффициент теплоотдачи;

– расчётный коэффициент теплоотдачи.

– критерий Нуссельта;

– критерий Грасгофа;

g – ускорение свободного падения;

– коэффициент объёмного расширения для газа;

Δt – разность между температурой стенки и температурой жидкости;

ν – коэффициент кинематической вязкости;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Таблица 1

I, А

U, В

tс1

tс2

tс3

tср

tж,

Q, Вт

F, м2

αрасч

αэкс

ºC

Вт/(м2*град)

5

16

64

59

60

61

33

80

0,069

7,91

41

2

17

34

34

34

34

33

34

0,050

3,75

680

2

17

103

102

97

97

33

34

0,031

11,88

17

Контрольные вопросы:

  1. Определение свободного движения жидкости.

Свободным называется движение, обусловленное разностью плотностей нагретых и холодных частиц в поле действия массовых сил.

  1. Уравнение теплоотдачи при свободном движении в критериальной форме.

Критериальным уравнением называют зависимость между каким-либо определяемым критерием подобия и другими определяющими критериями подобия. При конвективном теплообмене критериальное уравнение может быть представлено в виде:

;

Nuжd – критерий Нуссельта;

Re – критерий Рейнольдса;

Pr – критерий Прандтля;

Gr – критерий Грасгофа.

  1. Критерий Грасгофа и Прандтля, их физический смысл.

Критерий Грасгофа – критерий подобия (параметр подобия), безразмерная величина, определяющая процесс подобия теплообмена при конвекции в поле тяжести (гравитации, ускорения) и является мерой соотношения архимедовой выталкивающей силы, вызванной неравномерным распределением плотности жидкости, газа в неоднородном поле температур, и силами вязкости.

Критерий Прандтля – один из критериев подобия тепловых процессов в жидкостях и газах, учитывающий влияние физических свойств теплоносителя на теплоотдачу:

;

– кинематическая вязкость;

– динамическая вязкость;

– плотность;

– коэффициент теплопроводности;

– теплоёмкость среды при постоянном давлении.

  1. Определяющие размер и температура.

В теории подобия за определяющий принимают тот размер, который в большей степени отвечает физическому существу процесса. При движении жидкости (газа) по трубам круглого сечения таким определяющим линейным размером является внутренний диаметр трубы. При поперечном обтекании трубы или пучка труб за определяющий берется наружный диаметр трубы. При обтекании плиты ее длина по направлению потока и т.д. За определяющую температуру взята температура окружающей среды.

  1. Коэффициент вязкости ν и μ, их размерность, связь между ними.

Коэффициент динамической вязкости представляет собой удельную силу трения при градиенте скорости, равном единице, в законе вязкости, связывающем касательное напряжение внутреннего трения (вязкость) и изменение скорости среды в пространстве для текучих тел:

;

.

Коэффициент кинематической вязкости представляет собой отношение коэффициента динамической вязкости вещества к плотности этого вещества:

;

.