Вплив шорсткості на локальну тепловіддачу в кільцевому каналі

Мета: дослідити закономірності зміни локальних коефіцієнтів тепловіддачі по довжині кільцевого каналу за наявності штучної шорсткості на поверхні теплообміну, визначити вплив штучної шорсткості на інтенсивність теплообміну.

Дослідна установка така сама, як і в попередній роботі (див. рис. 5.1), але має деякі відмінності. На поверхні електронагрівника утворена штучна шорсткість за допомогою м’якого дроту діаметром 1 мм, який навито з кроком 5 мм і приварено до електронагрівника. Крім термопар 6 на тих самих відстанях розташовані термопари для вимірювання локальних температур повітря в кільцевому каналі.

Вимірювання починають в разі усталеного режиму, а показання приладів записують у журнал спостережень. Порядок виконання експериментів такий самий, як і в роботі № 5.

Таблиця 6.1 – Журнал спостережень

№ досліду	Покази електро-приладів		Перепад на діафрагмі, мм	Барометричний тиск, мм.вод.ст.	Покази термопар, мВ
					повітря						стінки нагрівників
	І, А	U, В			на вході	на виході	на ділянках каналу				1	2	3	4
							1	2	3	4
1 2 3 4 5 6

Обробка результатів.

Питомий тепловий потік і витрати повітря визначають за (5.3) і (5.4), відповідно, а різницю температур на ділянках – за (5.2), де t_nx – безпосередньо вимірюється. В розрахунки швидкостей повітря за (5.6) треба вносити поправки (множник ρ₁ /ρ_х), де ρ₁ і ρ_х – густина теплоносія на вході в трубу і на відстані х від неї, відповідно.

За результатами дослідів обчислюються локальні коефіцієнти тепловіддачі, а також критерії подібності. Результати подаються графічно у вигляді Nu_х = f (х/d_ен), після усереднення величин Nu і Re будують залежність Nu_w = f (Re,Pr) і визначають сталу С і показник степеня в критеріальному рівнянні. Далі, використовують дані роботи №5, будують залежність , де Nu_w і Nu – критерії Нуссельта для шорсткої і гладкої поверхні, та визначають вплив шорсткості (roughnesses) на інтенсивність теплообміну, роблять висновки.

Зміст звіту

1. Схема установки.

2. Звітна таблиця.

3. Розрахунок.

4. Графічна інтерпретація розрахунків.

5. Висновки.

Контрольні запитання

1. Для яких теплоносіїв інтенсифікація теплообміну актуальна в першу чергу?

2. Що таке штучна шорсткість в каналах? Для чого вона застосовується?

3. Який метод інтенсифікації теплообміну найбільш вигідний – за рахунок підвищення швидкості чи за рахунок створення штучної шорсткості?

4. Для яких режимів течії інтенсифікація теплообміну найбільш доцільна?

5. Як впливають на інтенсифікацію теплообміну фізичні властивості теплоносія?

6. Який характер зміни локальних коефіцієнтів тепловіддачі по довжині каналу для поверхні з штучною шорсткістю?

7. Які інші методи інтенсифікації теплообміну вам відомі?

8. Чи залежить інтенсифікація теплообміну в каналах за рахунок штучної шорсткості від вязкості середовища?

9. Що таке оребрення поверхонь?

10. З якого боку необхідно наносити оребрення на теплопередаючу поверхню? Відповідь обгрунтуйте.

11. Як визначається коефіцієнт оребрення?

12. Що таке ефективність ребра?

13. Якої умови необхідно дотримуватись для ефективної роботи оребрення?

14. Що таке модуль ребра?

15. Як впливає форма нанесеної штучної шорсткості в трубах на інтенсивність тепловіддачі?

Лабораторна робота № 7