6. Обработка результатов измерений

1. Определим физические свойства воздуха при температуре в помещении лаборатории t_в = 22 °C:

r = 1,197 кг/м³; l = 2,606×10^-2 Вт/(м²×К); а = 21,7×10^-6 м²/с; n = 15,248×10^-6 м²/с;

C_р = 1,005 кДж/(кг×К); Pr=0,7026

2. Определим тепловой поток Q.

Q = ΔW – Q_пот, где Вт;

Q_пот = А(t_ср – t_k) = 0,08×(60,6 – 22) = 3,088 Вт

Тогда Q = 10,43 – 3,088 = 7,34 Вт

3. Определим местную плотность теплового потока.

Вт/м²

4. Определим среднюю скорость воздуха .

м/с.

5. Число Рейнольдса.

6. Определим длину начального теплового участка l_нт.

м

7. Расчет

1. В виду того, что известна термо-ЭДС на входе и на выходе из трубки и термо-ЭДС в 5-ом сечении, расчет температурного напора в пятом сечении трубки ведем по формуле:

где

Δt_max = ∆E₅×K = 5,2 ×13,52 = 70,304 К

K

2. Определим местный температурный напор в каждом сечении трубки.

где

K

3. Определим коэффициент теплоотдачи в каждом сечении трубки.

4. Построим зависимость a = f(x).

5. Определим скорость движения воздуха в четырех опытах.

м/с;

м/с;

м/с;

м/с;

6. Определим число Рейнольдса в четырех опытах.

7. При ; ; ; определим Δt.

Δt₁ = 13,52×0,91 = 12,3 К;

Δt₂ = 13,52×0,85 = 11,49 К;

Δt₃ = 13,52×0,79 = 10,7 К;

Δt₄ = 13,52×0,73 = 9,87 К.

8. Определим коэффициент теплоотдачи a_¥.

где где

9. Определим число Nu_¥ для четырех опытов.

10. Построим график зависимости lnNu_¥ = f(lnRe).

Рисунок 3 График зависимости lnNu_¥ = f(lnRe)

Эту зависимость можно представить в виде

Nu = C×Reⁿ

Таким образом решение сводится к отысканию коэффициентов С и n.

8. Расчет погрешности определения коэффициента теплоотдачи

1. Границы абсолютной допустимой погрешности измерения коэффициента теплоотдачи находят по формулам:

здесь Δq_х и Δq_г – абсолютные погрешности средств измерения.

2. Находим

здесь q₁ = t_ср – t_ж – на входе и q₂ = t_ж2 – t_ж1 – на выходе.

3. Находим

4. Находим

здесь Δq₁ и Δq₂ – абсолютные погрешности измерения температуры.

5. Находим

6. Находим

7. Находим

8. Находим где ,

где ;

и тогда

Находим

Находим ΔQ_пот = 0,1×Q_пот = 0,1×3,088 = 0,3088 Вт,

Находим

Находим

Следовательно

9. Итак, запишем значение коэффициента теплоотдачи с учетом погрешности:

a = (62,3 ± 6,3) Вт/(м²×К)