4. Обработка экспериментальных данных

Определить расход воды G, м³/с. Для гладкой и ребристой труб расход одинаков и равен:

G = ΔV/Δτ = (V₂ – V₁)/Δτ. (39)

Ход расчёта гладкой трубы.

1. Определить тепловой поток , Вт, передаваемый от воды к стенке трубы по формуле:

, (40)

где t₃ – температура воды на входе в гладкую трубу, °С; t₄ – температура воды на выходе из гладкой трубы, °С; с_1р – средняя объёмная теплоёмкость воды, Дж/(м³·К), определяется по таблице 1П (см. приложение) при средней температуре теплоносителя .

С другой стороны, из уравнения теплопередачи для трубы длиной l тепловой поток , Вт, равен:

. (41)

2. Определить коэффициент теплопередачи , Вт/(м·К), на 1 м длины гладкой трубы из формулы (41):

. (42)

3. Чтобы сравнить результаты экспериментального определения коэффициента теплопередачи ( ) с расчётным значением ( ) по принятой методике, необходимо провести следующие вычисления.

Определить среднюю скорость движения теплоносителя w, м/с, по известному расходу G и геометрическим размерам гладкой трубы:

, (43)

где – площадь поперечного сечения трубы, м².

4. Определить режим движения жидкости, рассчитав число по формуле (24). Коэффициенты и , входящие в формулу (24), выбираются по таблице 1П при средней температуре воды .

5. Рассчитать число Грасгофа по формуле (23).

6. Выбрать вид формулы для расчёта критерия из выражений (26), (27). Значения критериев Pr_ж1 и Pr_с1 определяются по справочным данным при средней температуре воды и при температуре стенки гладкой трубы t_с1 = t₇ соответственно.

7. Определив число , рассчитать коэффициент теплоотдачи α₁ по формуле (25).

8. Рассчитать число Грасгофа по формуле (23). Значения и выбираются по справочным таблицам при температуре . За определяющий размер принимается внешний диаметр гладкой трубы .

9. Рассчитать значение критерия Нуссельта Nu_ж2 по формуле (28). Здесь Прандтля определяются при температуре воздуха .

10. Определить значение коэффициента теплоотдачи от внешней стенки гладкой трубы к воздуху по формуле (29). Здесь – теплопроводность воздуха при температуре .

11. Рассчитать коэффициент теплопередачи для гладкой трубы по формуле (30).

12. Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента теплопередачи , %, считая значение экспериментально определённого коэффициента теплопередачи более точным:

.

13. Записать полученные значения в таблицу 3.

Ход расчёта ребристой трубы.

1. Определить тепловой поток , Вт, передаваемый от воды к стенке трубы по формуле:

, (44)

где t₁ – температура воды на входе в оребрённую трубу, °С; t₂ – температура воды на выходе из оребрённой трубы, °С; с_2р – средняя объёмная теплоёмкость воды, Дж/(м³·К), при средней температуре воды .

2. Рассчитать коэффициент теплопередачи , Вт/(м·К), на 1 м длины оребрённой трубы:

. (45)

Занести полученные значения в таблицу 3.

Представленная в основах теории методика расчёта коэффициента теплопередачи оребрённой трубы малоудобна и включает громоздкие вычисления. Поэтому экспериментальное определение коэффициента теплопередачи оребрённой трубы является достаточным в рамках данной лабораторной работы.

Таблица 3

Результаты обработки экспериментальных данных

Гладкая труба		Ребристая труба
Обозначения	Значения	Обозначения	Значения
, Вт		, Вт
1, Вт/(м2К)		–	–
2, Вт/(м2К)		–	–
, Вт/(м·К)		, Вт/(м·К)
, Вт/(м·К)		–	–
, %		–	–