Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Вертикальной трубы при свободном движении воздуха




 

Свободное движение жидкости (газа) возникает под воздействием подъемной силы за счет разности плотностей нагретых и холодных частиц.

Если жидкость (газ) находится в контакте с вертикальной поверхностью, имеющей более высокую температуру, то вдоль поверхности возникает течение нагретых частиц жидкости. Средний коэффициент теплообмена a, Вт/(м2×К) вычисляется из уравнения

 

, (2.13)

 

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

F – площадь поверхности тела, м2;

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

Анализ процесса свободной конвекции методом подобия позволяет распространить результаты исследований для конкретных условий на подобные процессы и представить их на в критериальном виде.

 

, (2.14)

 

 

2.3.1 Цель работы

 

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

 

2.3.2 Экспериментальная установка

 

Установка для экспериментального определения коэффициента теплообмена вертикальной трубы при свободном движений воздуха состоит из алюминиевой трубы 1 диаметром d=50 мм, длинной L=1650 мм, внутри которой имеется электрический нагреватель 2.

 

 

1 – алюминиевая труба; 2 – электрический нагреватель;

3 – термопары; 4 – резистор; 5 – многоканальный терморегулятор;

6 – вольтметр; 7 – амперметр

 

Рисунок 2.3 – Схема экспериментальной установки

Для намерения температуры теплоотдающей поверхности в стенке трубы заложено 12 медь-константановых термопар 3. Электроды термопар подключены к восьмиканальному терморегулятору ТРМ138 (5). Мощность нагревателя изменяется с помощью резистора 4. Для измерения напряжения и силы тока нагревателя установлены вольтметр 6 и амперметр 7. Включение установки осуществляется ключом 8.

 

2.3.3 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 4 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 резистора 4. Температура окружающего воздуха измеряется ртутным термометром, установленным в лаборатории.

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

5 После выполнения работы установку.

Результаты измерений заносят в протокол (таблица 2.5)

 

 

Таблица 2.5 - 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 t12 tср
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   
                   

 

2.3.4 Обработка результатов измерений

 

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

 

, (2.15)

 

где N - мощность нагревателя, Вт;

I - сила тока протекающего черев нагреватель, А;

U - напряжение на нагревателе, В.

 

Коэффициент теплообмена a, Вт/(м2×К)определяется по уравнению

, (2.16)

 

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,

, (2.17)

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.

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

, (2.18)

где n - количество термопар.

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

, (2.19)

 

Таблица 2.6 - 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)      

 

По результатам расчетов строят график зависимости .

 

2.3.5 Оценка погрешности измерений

 

Относительная ошибка при определении коэффициента теплообмена определяется по формуле

 

, (2.20)

 

где D - абсолютные ошибки измерения отдельных величин в уравнении.

 

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

 

2.3.6 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.

 

2.3.7 Контрольные вопросы

 

1 От каких факторов зависит интенсивность переноса теплоты от поверхности твердого тела к обтекающему его газу?

2 В чем состоит закон теплообмена Ньютона?

3 Какой физический смысл коэффициента теплообмена?

4 Чем объясняется уменьшение коэффициента теплообмена на начальном участке трубы?

5 Как определяется средний температурный напор по длине трубы?

6 Как по экспериментальным данным вычисляется локальный 9местный) и средний коэффициенты теплообмена?

7 При каких значениях критерия Рейнольдса режим течения газа в трубе является ламинарным, переходным и турбулентным?

8 Как определяется скорость течения воздуха в трубе?

9 Назовите критерии подобия для явления теплообмена?

10 Какие безразмерные комплексы называются определяющими критериями подобия?

11 В чем состоит преимущество безразмерных критериальных зависимостей по сравнению с обычными зависимостями, содержащими размерные переменные?


Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.008 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