Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Трубы при свободном движении воздуха




 

Изучение теплоотдачи горизонтальных труб имеет большое практическое значение. Если поместить нагретую трубу в среду менее нагретого воздуха, то можно наблюдать неравномерное распределение температуры и свободное движение воздуха за счет разности плотностей холодных и нагретых частиц. Теплота, воспринятая частицами воздуха от трубы, передается окружающему пространству. Интенсивность теплоотдачи при этом зависит от физических свойств среды, формы и положения тела в поле гравитационных сил.

Коэффициент теплоотдачи определяется из соотношения

 

, Вт/(м2×К) (2.5)

 

где Qк – количество теплоты, переданное нагретым телом путем конвекции, Вт;

d - диаметр исследуемой трубы, м;

L – длина трубы, м;

Dtср= tср- tж - средняя разность температур поверхности трубы и окружающего воздуха, °С;

 

2.2.1 Цель работы

 

Экспериментальное определение коэффициента теплообмена для горизонтальной трубы при свободном движении воздуха и установление зависимости этого коэффициента от температурного капора.

 

2.2.2 Экспериментальная установка

 

 
 

Установка для экспериментального определения коэффициенте теплообмена горизонтальной трубы при свободном движении воздуха (рисунок 2.2) состоит из медной трубы 1 диаметром d=50 мм, длиной L=1500 мм, внутри которой установлен электрический нагреватель 2.

 

1 - труба; 2 - электрический нагреватель; 3 - термопары;

4 - терморегулятор ТРМ138; 5 - резистор; 6 - амперметр; 7 – вольтметр

 

Рисунок 2.2 – Схема экспериментальной установки

Для измерения температуры теплоотдающей поверхности в стенке трубы заложено шесть медь-константановых термопар 3. Электроды термопар подключены к восьмиканальному терморегулятору ТРМ138 (4). Мощность нагревателя изменяется с помощью резистора 5. Для измерения силы тока и напряжения установлены амперметр 6 и вольтметр 7.

 

2.2.3 Порядок выполнения работы

 

1 Изучив установку на месте, можно с разрешения преподавателя приступить к выполнению работы. Для этого нужно повернуть ключ терморегулятора ТРМ138 в положение “вкл” и рукояткой резистора 5 установить мощность нагревателя, заданную преподавателем (режим № 1).

2 При достижении стационарного теплового режима (через 30-40 минут после включения электронагревателя, когда показания всех термопар будут неизменными во времени) снимаются показания всех приборов и термопар 3 раза с интервалом 2-3 минуты.

3 Следующий режим устанавливается заданием новой мощности нагревателя рукояткой резистора. Температура окружающего воздуха измеряется ртутным термометром, штатно установленным в лаборатории.

4 Для выполнения работы необходимо исследовать три температурных режима стенки трубы, заданных преподавателем.

5 После выполнения работы выключить установку ключом терморегулятора ТРМ138.

Результаты измерений заносят в протокол (таблица 2.3).

 

Таблица 2.3 - Протокол результатов измерений

Номер режима Номер замера Температура воздуха, tж, °С Показания приборов
сила тока, I, А напряжение, U, В температура, °С
t1 t2 t3 t4 t5 t6 tср
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   

 

2.2.4 Обработка результатов измерений

 

Количество теплоты, которое выделяется внутри трубы и передается во внешнюю среду путем свободной конвекции и излучения, определяется из выражения

 

, Вт, (2.6)

 

где N - мощность нагревателя, Вт;

I - сила тока протекающего черев нагреватель, А;

U - напряжение на нагревателе, В.

Коэффициент теплообмена a, Вт/(м2×К) определяется из уравнения

 

, (2.7)

где d - диаметр исследуемой трубы, м;

L – длина трубы, м;

Dtср= tср- tж - средняя разность температур поверхности трубы и окружающего воздуха, °С;

Qл - количество теплоты, излучаемой поверхностью трубы, Вт,

 

, (2.8)

 

где F - поверхность трубы, м2;

С - коэффициент излучения; для медной слабополированной поверхности трубы, С=0,96 Вт/(м2×К);

Тс, Тж - абсолютные температуры стенки трубы и воздуха, К.

 

Таблица 2.4 - Протокол обработки результатов опыта

Наименование величины Обозначение Единица измерения Значения в режимах
I II II
Мощность нагревателя N Вт      
Общее количество теплоты Q Вт      
Потери на излучение Qл Вт      
Температура воздуха tж °С      
Средняя температура режима tср.реж. °С      
Средняя температура стенки tср °С      
Разность температур Dtср °С      
Коэффициент теплообмена a Вт/(м2×К)      

 

Средняя температура tср, °С, определяется по замерам всех температур

 

, °С (2.9)

 

где n - количество термопар.

Средняя температура режима, tср.реж., °С определяется

 

, (2.10)

По результатам расчетов строят график зависимости

 

. (2.11)

 

2.2.5 Оценка погрешности измерений

 

Относительная ошибка при определении коэффициента теплообмена определяется по формуле

 

, (2.12)

где D - абсолютные ошибки измерения отдельных величин в уравнении.

Расчет зависимости коэффициента теплообмена в критериальном виде приведен в приложении Б.

 

2.2.6 Отчет о работе

 

Отчет о работе должен содержать:

1 Принципиальную схему установки и краткое ее описание.

2 Таблицу измерений.

3 Обработку опытных данных, рассчитанные величины.

4 График зависимости .

5 Расчет погрешности экспериментальных данных.

2.2.7 Задание на самостоятельную подготовку

 

1 Что такое естественная конвекция?

2 Какие критерии являются определяемыми для данного вида конвекции?

3 Какие критерии являются определяющими для данного вида конвекции?

4 Почему при данном способе нагрева рабочего участка тепловой поток постоянен по длине цилиндра?

5 Следует ли учитывать в данной работе тепловые потери с торцов трубы?

6 Что нужно сделать для того, чтобы существенно увеличить точность определения коэффициента теплообмена?

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты