Результаты обработки опытных данных

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения

Императора Александра I»

(ФГБОУ ВО ПГУПС)

 

Кафедра «Электротехника и теплоэнергетика»

Лабораторная работа №6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ ВОЗДУХА

 

Выполнил: студент группы	_______________	Проверил:
	_______________

 

Санкт – Петербург

2021

Схема экспериментальной установки и методика измерений.

Экспериментальная установка рис.1. состоит из горизонтально расположенного отрезка медной тонкостенной трубы 3. На поверхности трубы по её длине расположены шесть термопар измеряющие температуры . Для уменьшения тепловых потерь на концах трубы находятся заглушки 6 из теплоизолирующего материала. Седьмая термопара измеряет температуру воздуха вблизи трубы .

 

 

 

Рис.1. Схема экспериментальной установки.

 

 

       В центре трубы находится электрический нагреватель 5, подключённый через образцовый резистор  к источнику переменного напряжения 1 (далее ЛАТР). Напряжение на нагревателе  и падение напряжения  на образцовом резисторе измеряется мультиметром. Нагреватель 5 размещается в медном цилиндрическом термостате 4.

Все термопары подключены к электронному преобразователю ТРМ200. Установка необходимого напряжения на нагревателе и его регулирование производится на ЛАТРе поворотной ручкой 2.

Данные установки:

Внешний диаметр трубы………….28 мм;

Длина трубы……………………….420 мм;

Электрическое сопротивление

образцового резистора....................1 Ом

Порядок проведения эксперимента и расчеты

 

1. Подключить установку к сети 220в.
2. Включить измеритель температуры и мультиметр (переключатель прибора следует установить на измерение переменного напряжения).
3. Включить ЛАТР и установить напряжение на нагревателе примерно 100 В (показания контролировать по мультиметру).
4. При достижении температуры поверхности цилиндра 70-85 °С уменьшить напряжение на нагревателе до 20-30В и выйти на стационарный режим, подождав

 

некоторое время (показания температуры на термопаре в центре трубы не должны изменяться).

1. Снять показания термопар t₁ …. t₆.
2. Измерить падение напряжения на образцовом резисторе.
3. Повторить пункты 5-6, установив заданное преподавателем следующее значение напряжения на нагревателе. Полученные данные занести в таблицу 1.

 

      

 

Расчетные уравнения и величины, подлежащие определению.

Общее количество теплоты , выделяемое нагревателем и отдаваемое трубой воздуху путем конвекции и излучения при работе установки в установившемся состоянии:

                                                         .                                           (1)

Величина  может быть определена по формуле:

,

где : - ток идущий через нагреватель, А: .

Количество теплоты, отдаваемое трубой путем излучения:

 

                                         ,                       (2)

где: = 25- степень черноты поверхности экспериментальной трубы, которая оценивается по    специальным таблицам;

- коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, ;

- средняя температура поверхности трубы, К;

- температура окружающего воздуха, К;

 -  площадь теплоотдающей поверхности трубы, .

Количество теплоты, отданное поверхностью трубы воздуху путем конвекции:

                                                              .                                      (3)

Это же количество теплоты по закону Ньютона – Рихмана равно

 

                                           ,                                         (4)

где: - коэффициент теплоотдачи конвекцией, ;

 - средняя температура теплоотдающей поверхности трубы, °С;

- температура окружающего воздуха, °С.

Таким образом, на основании уравнения (4)

 

                                                                                             (5)

Обработка результатов опыта

Обработку результатов начинают с определения теплоотдающей поверхности трубы,

 

 

Затем, для каждого режима вычисляют количество теплоты , выделенной нагревателем. Далее по средним значениям показаний термопар определяют температуру теплоотдающей поверхности трубы и воздуха и вычисляют величину температурного напора. Затем по формулам (2), (3) и (5) определяют соответственно величины , и .

Результаты обработки опытных данных заносят в таблицу 2 и строят график зависимости  от величины температурного напора.

Результаты измерений. Таблица 1.

№ п/п	Показания термопар							, В	, В	Q, Вт
	t1,°С	t2,°С	t3,°С	t4,°С	t5,°С	t6,°С	t7,°С
1.	50,4	51,4	52,5	52,6	53,4	52,4	21,8	49,4	0,526
2.	55	55,4	56	55,9	56,6	55,4	21,6	49,5	0,527
3.	60	60,2	61	60,8	60,4	60,4	21,4	49,5	0,527

 

 

Таблица 2.

Результаты обработки опытных данных

 

№ опыта	Теплота выделяемая нагревателем, , Вт	Средняя температура поверхности трубы, ,К	Температура воздуха, , К	Теплота лучеиспускания, , Вт	Теплота конвекции, , Вт	Температурный напор, , К	Коэффициент теплоотдачи конвекцией, ,
1.
2.
3.

Заключение:

(сформулировать выводы на основании произведенных измерений.)

 

1. Что понимают под конвекцией теплоты?

2. В чем заключаются сущность конвективного теплообмена и метод решения с помощью теории подобия и критериев подобия?

3. Что характеризует собой число Рейнольдса Re?

4. Укажите основной закон конвективного теплообмена (закон Ньютона — Рихмана)

5. Какие существуют частные случаи естественной и вынужденной конвекции и принципы определения коэффициента теплоотдачи?

Ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе №4 (письменно):

---

Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 16; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!