6. Требования к отчёту

Отчёт по лабораторной работе выполняется каждым студентом и дол­жен содержать:

1. Краткое описание целей работы и необходимые расчётные зависи­мости.

2. Схему установки.

3. Результаты замеров, сведённые в таблицу.

4. Расчет параметров t, λ.

5. График .

6. Экспериментальную и расчётную зависимости температуры от ра­диуса (на одном графике).

7. Анализ полученных результатов.

7. Контрольные вопросы

1. Физическая сущность процесса теплопроводности.

2. Основные понятия и определения теплопроводности.

3. Коэффициент теплопроводности и факторы, влияющие на его вели­чину.

4. Получение и решение дифференциальных уравнений теплопровод­ности для тел простейшей формы (плоскость, цилиндр, шар).

5. Понятие граничных условий первого, второго и третьего рода.

6. Методы экспериментального исследования теплопроводности.

7.7.Устройство опытной установки и знание работы с измерительными приборами

Лабораторная работа № 4 теплоотдача горизонтальной трубы при свободном движении воздуха

1. Цель работы - определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном обтекании воздухом; изучение и закрепление знаний по теории конвективного теплообмена при свободном движении жидкости; знакомство с методикой определения средних характеристик процесса.

2. Задание

1. Изучить основные теоретические положения, необходимые для проведения данной работы, по рекомендуемой литературе и руководству к лабораторной работе.

2. Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и порядком проведения работы, после чего получить допуск у преподавателя.

3. Снять показания приборов и определить экспериментальное и расчетное значение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции воздуха для четырех установившихся значений разности температур стенки и воздуха ,

4. Построить расчетную и экспериментальную критериальные зависимости в логарифмических координатах и провести анализ полученных результатов.

5. Рассчитать относительную ошибку в измерении коэффициента теплоотдачи.

6. Оформить отчет согласно требованиям, предъявляемым к оформлению отчета.

3. Указания к выполнению работы

Свободным называют движение жидкости (газ, капельная жидкость), возникающее под воздействием массовых сил. Примером такого движения может служить движение жидкости в поле сил тяжести за счет разности ее плотностей в различных точках пространства. Большое практическое значение имеет изу­чение процесса теплоотдачи горизонтальных труб[1].

Коэффициент теплоотдачи при свободном ламинарном течении жидкости около горизонтальных труб в большом объеме может быть рассчитан по следующей формуле [2]:

(32)

где ε - поправка, учитывающая переменность физических свойств жидкости (для газов ε = 1 в широком диапазоне изменения величины GrּPr).

Критерии подобия, входящие в уравнение (32) определяются следующим образом:

Нуссельт -

где - коэффициент теплоотдачи, Вт(м² ּ°С);

λ - коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(мּ°С);

d - диаметр трубы (для горизонтальных труб принимается за характерный линейный размер), м.

Прандтль - ,

где v - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м /с;

- коэффициент температуропроводности, м²/с.

Грасгоф -

Где g = 9.81 м/с² - ускорение свободного падения;

β = 1/Т - коэффициент объемного расширения жидкости, 1/К;

- средний температурный напор, равный разности средних температур стенки и жидкости, °С.

Физические свойства β, λ, ν, a, и критерий Рг определяются по табл.2 Приложения при средней температуре пограничного слоя , в случае t_c = const. При t_c = var находится осредненное значение:

,

где n - число точек замера температур по поверхности тела. Средняя темпера тура жидкости вдали от поверхности нагрева (t_ж ) принимается постоянной.

Экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи при наличии температурного напора между обтекаемой поверхностью и жидкостью производится по следующей формуле:

, (33)

где q - плотность теплового потока через обтекаемую поверхность, Вт/м². Коэффициент теплоотдачи зависит от ряда факторов: температурного напора, физических свойств жидкости, формы и размеров теплоотдающей поверхности. Характерной особенностью конвективного теплообмена и, в частности процесса теплоотдачи при свободной конвекции является взаимосвязь процессов движения и теплообмена. Например, при увеличении температурного напора возрастает разность плотностей жидкости. Это приводит к росту скорости движения жидкости под действием сил тяжести, что увеличивает интенсивность конвективного теплообмена, характеризуемого коэффициентом теплоотдачи