Вариант 6 КУРСОВАЯ + ЛАБЫ / Курсовая / Лаба 4 / Лаба 4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

(РУТ (МИИТ))

ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра «Инженерная защита окружающей среды»

Направление (специальность) УЗС-311«Инженерная экология»

Лабораторная работа

Исследование теплообмена на моделях

Выполнил:

Крюков Н.С.

Проверил:

Тимошенкова Е.В.

МОСКВА-2017

При сжигании в котле дымовых газов (НАТУРНЫЙ ОБРАЗЕЦ) огромный тепловой поток передается трубам, внутри которых циркулирует пароводяная смесь. Определить значение данного теплового потока, для этого необходимо знать интенсивность процесса конвективного теплообмена.

Так как дымовые газы и воздух являются двухатомными газами, то допускается единая по своей структуре формула, описывающая интенсивность процесса конвективного теплообмена, как для НАТУРНОГО ОБРАЗЦА, так и для МОДЕЛИ.

На воздушной МОДЕЛИ котла производилось изучение теплоотдачи (α_i, Вт/м^2оС) при вынужденной конвекции, и при различных скоростях движения воздуха (W_i, м/с).

В модели: средняя температура воздуха t_в, ^оС, трубы имеют наружный диаметр d, м, температура на стенке трубы t_ст, ^оС. Полученные по результатам испытаний коэффициенты теплоотдачи приведены в вариантах.

По результатам испытаний, полученным на МОДЕЛИ определить значения С и n для формулы:

Получить формулу и применить ее к определению теплового потока на НАТУРНОМ ОБРАЗЦЕ.

Вариант

№ варианта	Задание
6	А4

Экспериментальные данные
α, Вт/м2К	42	76	138	-
W,м/с	4	8	16	-
Наружный диаметр трубы 14 мм, температура на стенке трубы 30 0С, температура воздуха 70 0С

Вариант 4: дымовые газы температурой 800 ⁰С движутся со скоростью 6 м/с , температура на стенках труб 270 ⁰С, поверхность нагрева 860 м²

Решение

В логарифмическом масштабе данная зависимость

Представляет собой прямую. По результатам испытаний построим данную прямую по следующим точкам.

1-я точка: рассчитаем

_{α1 – коэффициент теплоотдачи, полученный по результатам испытаний, Вт/м2 0С}

_{λж – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре воздуха tв, Вт/м 0С, находится из справочной литературы.}

ν_ж – вязкость воздуха при температуре воздуха t_в, м²/с, находится из справочной литературы.

W₁ – скорость воздуха, м/с (по результатам испытаний)

По полученным расчетам и строим 1-ю точку.

2-я точка: рассчитаем

_{Α2 – коэффициент теплоотдачи, полученный по результатам испытаний, Вт/м2 0С}

_{λж – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре воздуха tв, Вт/м 0С, находится из справочной литературы.}

ν_ж – вязкость воздуха при температуре воздуха t_в, м²/с, находится из справочной литературы.

W₂ – скорость воздуха, м/с (по результатам испытаний)

По полученным расчетам и строим 2-ю точку.

3-я точка: рассчитаем

_{α3 – коэффициент теплоотдачи, полученный по результатам испытаний, Вт/м2 0С}

_{λж – коэффициент теплопроводности воздуха при температуре воздуха tв, Вт/м 0С, находится из справочной литературы.}

ν_ж – вязкость воздуха при температуре воздуха t_в, м²/с, находится из справочной литературы.

W₃ – скорость воздуха, м/с (по результатам испытаний)

По полученным расчетам и строим 3-ю точку.

Зависимость:

Определяем значения C и n для формулы:

Угол наклона прямой φ, тангенс угла наклона данной прямой – показатель степени n

n=0,8

где ВГ – значение отрезка ВГ в метрах

АГ – значение отрезка АГ в метрах

Отрезок по оси ординат, отсекаемый прямой, определяет величину коэффициента C:

Где АД – значение отрезка АД в метрах

Используя полученную формулу для НАТУРНОГО ОБРАЗЦА с таким же диаметром труб определить тепловой поток Q, кВт, передаваемый дымовыми газами стенкам труб, если газы движутся со скоростью W_г, м/с

Состав дымовых газов, температура газов t_г, ^оС, температура на стенках труб t_ст, ^оС, и поверхность нагрева F, м², заданы в вариантах.

Тепловой поток рассчитывается по формуле:

Для расчета теплового потока необходимо определить коэффициент теплоотдачи от газов к трубам α, Вт/м^2оС, используя полученную в результате исследований на МОДЕЛИ формулу:

λ_г – коэффициент теплопроводности газов при температуре воздуха t_г, Вт/м ⁰С, находится из справочной литературы.

ν_г – вязкость газов при температуре воздуха t_г, м²/с, находится из справочной литературы.

Вывод: при увеличении скорости движения воздуха, увеличивается теплоотдача при вынужденной конвекции, это можно увидеть на графике.