 |
Определение коэффициента теплоотдачи
|
|
|
|
ПРИ СВОБОДНОМ ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА
Цель работы
Работа предназначена для ознакомления с методикой опытного определения коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободной конвекции воздуха и различных температурах поверхности трубы.
Оценка погрешности определения коэффициента производится путем сопоставления экспериментального значения с теоретическим, определяемым по расчетной зависимости рекомендуемой, рекомендуемой в справочной литературе.
Схема экспериментальной установки и методика измерений
Лабораторная установка (рис.1) состоит из медной тонкостенной трубы 1 (рис.2), внешний диаметр которой равен 28 мм. Сверху на поверхности трубы по её длине расположены 5 термопар t 1… t 5 с интервалом 100 мм. Третья термопара t 3находится в центре трубы, термопары t 1 и t 5 находятся на расстоянии 10 мм от концов трубы. Указанные термопары смонтированы в внутри трубы в верхних точках цилиндрической поверхности трубы. Термопара t 6 расположена снизу на середине трубы. На концах трубы находятся заглушки 2 из теплоизолирующего материала. Термопара t 7 измеряет температуру воздуха вблизи трубы.
В центре трубы находится электрический нагреватель 3, подключённый через образцовое сопротивление R O к источнику переменного напряжения 12 (ЛАТР). Напряжение на нагревателе UН и падения напряжения на образцовом сопротивлении U О измеряется вольтметром 5. Нагреватель 3 размещается в медном цилиндрическом термостате 11.
На передней панели модуля расположены гнёзда для подключения вольтметра, а также тумблер 6 для переключения вольтметра на измерение напряжения на нагревателе U H и падения напряжения на образцовом сопротивлении U O. Все термопары подключены к измерителю 7 температуры 2ТРМ0, через переключатель 8. Включение установки производится тумблером 9, включение нагревателя – тумблером 10. Установка необходимого напряжения на нагревателе и его регулирование производится ручкой 4 ЛАТРа.
|
|
|
3. Данные установки и таблица наблюдений
Внешний диаметр трубы d, мм 28
Длина трубы l, мм 420
Величина образцового сопротивления, Ом 0,1
Результаты наблюдений
| №№ п/п | t 1 | t 2 | t 3 | t 4 | t 5 | t 6 | t 7 | U H, В | U O, В |
| 1. | |||||||||
| 2. | |||||||||
| 3. | |||||||||
| 4. |
 |
Порядок обработки результатов наблюдений
1. Определяется:
- средняя температура поверхности цилиндра (t с, °С)
t cт = (t 1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 + t 6)/6; (1)
- величина площади поверхности теплообмена (F, м2)
F = p dl; (2)
- плотность теплового потока (Вт/ м2)
, (3)
где U н – перепад напряжения на нагревателе, в; U 0 – перепад напряжения на образцовом сопротивлении, в; R 0 – образцовое сопротивление, Ом;
- экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи на
поверхности цилиндра (Вт/(м2×К))
, (4)
где t ж = t 7.
2. Находится значение определяющей температуры воздуха (t ср, °С)
t ср = 0,5(t ст + t ж). (5)
3. Строится график зависимости коэффициента теплоотдачи от средней температуры воздуха
a = f(t cр), (6)
Контрольные вопросы
1. В чем заключается сущность процесса конвективного теплообмена?
2. С помощью какого закона определяется количество теплоты, отдаваемое поверхностью теплообмена потоку за время протекания процесса?
3. Какими факторами определяется интенсивность теплоотдачи? (Привести примеры диапазонов изменения коэффициента теплоотдачи в зависимости от этих факторов).
4. Почему введены понятия локального и среднего коэффициентов теплоотдачи?
7. Почему в уравнение подобия для описания теплоотдачи при свободной конвекции включены числа Грасгофа и Прандтля?
|
|
|
|
|
|
