1.2. Методика проведения эксперимента
Экспериментальное определение зависимости коэффициента теплоотдачи от разности температур поверхности цилиндра и окружающей среды проводится на четырех режимах. Режимы устанавливаются изменением электрической мощности, подводимой к электронагревателю. Опыты проводят в следующем порядке.
1. Включить электронагреватели экспериментальных цилиндров и установить на них мощности по заданию преподавателя.
2. Ожидать установления стационарного теплового режима цилиндров. Тепловой режим можно считать установившимся, если показания всех термопар не изменяются в течение 3–6 минут.
3. После установления стационарного теплового режима цилиндров измерить параметры, перечисленные в табл. 1, и занести их в эту же таблицу.
Таблица 1
Таблица измерений
№ п/п |
Наименование величины |
Номер термопары |
Режимы |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||
1 |
Температура
поверхности
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
||
5 |
|
|
|
|
||
6 |
|
|
|
|
||
2 |
Температура
окружающей среды
|
|
|
|
|
|
3 |
Сила тока в цепи электронагревателя I, А |
|
|
|
|
|
4 |
Напряжение на электронагревателе U, В |
|
|
|
|
|
,
,
1.3. Методика обработки экспериментальных данных
Экспериментальные данные, полученные в результате выполнения лабораторной работы, обрабатываются по методике, приведенной в табл. 2. Необходимые для расчетов физические свойства воздуха определяются по таблице приложения.
Таблица 2
Таблица расчетов процессов теплоотдачи при свободной конвекции
№ п/п |
Наименование величины |
Обозначение, расчетная формула |
Режимы |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||
1 |
Полный тепловой поток, Вт |
|
|
|
|
|
2 |
Тепловой поток на рабочем участке, Вт |
|
|
|
|
|
3 |
Средняя температура поверхности цилиндра, |
где t – температура i-й термопары; n – число термопар |
|
|
|
|
4 |
Поверхность теплообмена цилиндра на рабочем участке, м2 |
|
|
|
|
|
5 |
Радиационная составляющая теплового потока на рабочем участке, Вт |
|
|
|
|
|
6 |
Конвективная составляющая теплового потока на рабочем участке, Вт |
|
|
|
|
|
7 |
Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·K) |
|
|
|
|
|
8 |
Определяющая температура, |
|
|
|
|
|
9 |
Коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м·K) |
|
|
|
|
|
,
Окончание табл. 2
№ п/п |
Наименование величины |
Обозначение, расчетная формула |
Режимы |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||
10 |
Коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с |
|
|
|
|
|
11 |
Коэффициент объемного расширения воздуха, 1/K |
|
|
|
|
|
12 |
Число Нуссельта |
|
|
|
|
|
13 |
Число Грасгофа |
|
|
|
|
|
14 |
Логарифм числа Нуссельта |
|
|
|
|
|
15 |
Логарифм числа Грасгофа |
|
|
|
|
|
16 |
Показатель степени |
|
|
|||
17 |
Коэффициент С |
Коэффициент С находится по графику lgNu = f(lgGr) в соответствии с рис. 1 |
|
|||
17 |
Уравнение подобия для теплоотдачи при свободной конвекции |
Nu = С·Grn (подставить в уравнение полученные значения С и n) |
|
|||
,
где
– угол наклона прямой на графике
lgNu = f(lgGr)