Послідовність виконання роботи

1. Перед включенням установки зняти верхню кришку корпуса, перевірити, щоб ручки регулювання автотрансформаторів були у крайньому лівому положенні.

Рис. 4.1. Дослідна установка

2. Включити установку до мережі 220 В.

3. Встановити необхідну силу струму (0,6 А), (0,8 А), (1,0 А).

4. Після встановлення стаціонарного режиму записати покази приладів до таблиці 1.

Таблиця 1

Горизонтальна трубка				Вертикальна трубка
Номер досліду
1.	0,6			0,6
2.	0,8			0,8
3.	1,0			1,0

 

5.Використовуючи таблицю 4 занести у таблицю 2 теплофізичні властивості сухого повітря

Таблиця 2

Горизонтальна трубка						Вертикальна трубка
№						№
1.						1.
2.						2.
3.						3.

 

Опрацювання і узагальнення результатів експерименту

Послідовність розрахунків та необхідні формули подані у таблиці 3.

Таблиця 3

(вертикальна та горизонтальна трубки)

 

№ п/п	Розрахункова величина	Формула	Номер досліду
			Горизонтальна			Вертикальна
			1	2	3	1	2	3
1.	Температурний напір
2.	Температура поверхні трубки
3.	Теплота, що виділяється спіраллю
4.	Променевий потік тепла	де Со=5,67 , ε=0,3 ступінь чорноти мідної трубки
5.	Конвективний потік	, [Вт]
6.	Коефіцієнт конвективної тепловіддачі
7.	Критерій Нуссельта
8.	Критерій Грасгофа

 

Аналогічна таблиця заповнюється для горизонтальної трубки.

На основі дослідів і розрахунків одержують функціональну залежність . Для цього наносять дослідні точки на графік залежності  і проводять через них найбільш ймовірну пряму. Рівняння цієї прямої у загальному вигляді: .

Якщо визначені масштаби по осях координат однакові, то , коефіцієнт с можна знайти із рівняння , записаного для будь - якої точки, що лежить на узагальнюючій прямій.

Конкретний вид критеріального рівняння з використанням значень “n” і “с” написати на графіку над узагальнюючою прямою.

Порівняти одержані експериментальні значення  і критеріальні рівняння для вертикальної і горизонтальної трубок.

 

Контрольні питання

1. Рівняння Ньютона – Ріхмана.

2. Що називається коефіцієнтом конвективної тепловіддачі? Його фізичний зміст.

3. Внаслідок яких видів теплообміну тепло відводиться від гарячих поверхонь?

4. Які теплофізичні властивості повітря впливають на коефіцієнт тепловіддачі при вільній конвекції?

5. Які явища називаються подібними?

6. Критерії Прандтля, Нуссельта, Грасгофа.

 

Таблиця 4

Теплофізичні властивості сухого повітря при нормальному атмосферному тиску

 

-50	1,584	1,013	2,035	1,27	14,61	9,23	0,728
-30	1,453	1,013	2,198	1,49	15,69	10,80	0,723
-10	1,342	1,009	2,361	1,74	16,67	12,43	0,712
0	1,293	1,005	2,442	1,88	17,16	13,28	0,707
10	1,247	1,005	2,594	2,01	17,65	14,16	0,705
30	1,165	1,005	2,757	2,29	18,63	16,00	0,701
50	1,093	1,005	2,896	2,57	19,61	17,95	0,698
70	1,029	1,009	3,129	2,86	20,59	20,02	0,694
100	0,945	1,009	3,338	3,36	21,87	23,13	0,688
140	0,854	1,017	3,641	4,03	23,73	27,80	0,684
180	0,779	1,022	3,780	4,75	25,30	32,49	0,681
200	0,746	1,026	3,931	5,14	25,99	34,85	0,680
250	0,674	1,038	4,269	6,10	27,36	40,61	0,677
300	0,615	1,047	4,606	7,16	29,72	48,33	0,674
350	0,566	1,059	4,908	8,19	31,38	56,46	0,676
400	0,524	1,068	5,211	9,31	33,05	63,09	0,678
500	0,456	1,093	5,749	11,53	36,19	79,38	0,687
600	0,404	1,114	5,222	13,83	39,13	96,89	0,699
700	0,362	1,135	6,711	16,34	41,78	115,4	0,706
800	0,329	1,156	7,176	18,88	44,33	134,8	0,713
900	0,301	1,172	7,630	21,62	46,68	155,1	0,717
1000	0,277	1,185	8,072	24,59	49,04	177,1	0,719
1200	0,239	1,210	9,154	31,65	53,45	223,7	0,724

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВІДДАЧІ ВІД ПОВЕРХНІ ТРУБИ ПРИ ВИМУШЕНОМУ РУСІ ПОВІТРЯ

Мета роботи:	Закріплення і поглиблення теоретичних знань з теорії вимушеного конвективного теплообміну, експериментальне визначення коефіцієнта тепловіддачі, його розрахунок із критеріального рівняння і порівняння отриманих результатів.
Прилади та обладнання:	Експериментальна установка, штангенциркуль, термометр, секундомір, анемометр.

Теоретичні відомості

Конвективним теплообміном, або тепловіддачею називається процес перенесення тепла між твердою поверхнею і рідиною. При цьому процес перенесення тепла здійснюється одночасно дією теплопровідності і конвекції.

Розрізняють два види конвективного теплообміну – вільний (природний) і вимушений.

Вимушеним називається рух, що виникає під дією сторонніх збудників, наприклад, насоса, вентилятора.

Інтенсивність конвективного теплообміну характеризується коефіцієнтом тепловіддачі , який чисельно дорівнює кількості тепла, що віддається одиницею твердої поверхні за одиницю часу при різниці температур між твердою поверхнею і навколишнім середовищем на один градус.

Коефіцієнт тепловіддачі може бути визначений експериментально: якщо визначити потужність теплового потоку Q_k , поверхню теплообміну F і різницю температур між твердою стінкою і рідиною (в нашому випадку – повітрям). Тоді із рівняння Ньютона – Ріхмана маємо:

,

(5.1)

де

(5.2)

Коефіцієнт тепловіддачі також може бути розрахований на основі теорії подібності. Процеси тепловіддачі при вимушеному русі подібні тоді, коли поля швидкостей, температур і тисків подібні. При виконанні цих умов подібні стаціонарні процеси мають чисельно однакові критерії подібності N_U ,  і  .

Критерій Нуссельта:               

(5.3)

характеризує інтенсивність конвективного теплообміну.

Критерій Рейнольдса:

(5.4)

характеризує режим руху потоку рідини і є мірою відношення сил інерції в потоці і сил молекулярного тертя.

Критерій Прандтля:

(5.5)

характеризує фізичні властивості теплоносія. У критеріях подібності:

λ- коефіцієнт теплопровідності повітря; d- зовнішній діаметр дослідної трубки; - швидкість потоку; - коефіцієнт кінематичної в’язкості; а- коефіцієнт температуропроводності; Р_r = 0,72 – для повітря.

Критеріальне рівняння конвективного теплообміну в загальному вигляді:

(5.6)

для вимушеного руху спрощується:

.

(5.7)

 

Конкретні значення коефіцієнтів "с" і "n" визначені експериментально на моделях і приводяться в довідниках.

(5.8)

 

Опис лабораторної установки

На (рис. 5.1) показана схема дослідної установки для знаходження коефіцієнта тепловіддачі при вимушеному русі повітря. Всередині мідної трубки 1 довжиною l =230мм і діаметром d = 45мм розміщений електричний нагрівач 2, напруга і сила струму регулюється лабораторним автотрансформатором 8 і вимірюються вольтметром V і амперметром А. Ізолятори 3 запобігають виходу тепла по краям трубки. Потік   повітря  утворює вентилятор 4, швидкість     повітря

встановлюється регулятором 5. Температура стінки трубки фіксується за допомогою хромель-копелевої термопари 6, встановленої на поверхні трубки і підключеної через перемикач до приладу для вимірювання температури 7.

Таблиця 1

	5 - 80	80 - 5·103	5·103 - 5·104	>5·104
	0,81	0,695	0,197	0,023
n	0,40	0,46	0,6	0,8

 

 

Рис. 5.1. Дослідна установка

 

Порядок виконання роботи

1. Включити установку в мережу.

2. Автотрансформатором 8 встановити силу струму (I₁=0,8 A) і регулятором 5 включити вентилятор 4.

3.  Після встановлення стаціонарного режиму зняти показники всіх приладів і занести до таблиці 2.

4. Виміряти швидкість потоку повітря анемометром. Для цього треба визначити число обертів n робочого колеса анемометра за час t=60 c, потім знайти величини:

,

де R=45 мм-радіус робочого колеса анемометра, ω- кутова швидкість робочого колеса, -лінійна швидкість потоку повітря.

5. Термометром виміряти температуру повітря в лабораторії.

Таблиця 2

№ досліду	I,A	U,B	tcт,оС		n,об/хв		, м/c
1. 2. 3.

 

6. Провести дослідження при трьох різних значеннях числа обертів n робочого колеса анемометра.

7. Після проведення дослідів відключити установку.

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 335; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!