 |
По теоретическим основам теплотехники (технической термодинамике и тепломассообмену)№3
|
|
|
|
Уфимский государственный нефтяной технический университет
Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ТЕПЛОТЕХНИКИ (ТЕХНИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКЕ И ТЕПЛОМАССООБМЕНУ)№3
«Определение коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции»
Выполнил студент группы: БВТ-15-01 Ахметзянов Р. Р.
Проверил преподаватель: Райзер Ю. С.
Уфа
1 Цели работы
1 Углубление знаний по теории конвективной теплоотдачи.
2 Изучение методики исследования процесса теплоотдачи в условиях свободного движения среды
3 Освоение одного из методов определения коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов (метод трубы) и закрепление знаний по теории теплопроводности
4 Получить навыки в обработке опытных данных в критериях подобия.
2 Задание
Определить по предоставленным экспериментальным данным значение коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции для горизонтальной трубы и вывести уравнение подобия.
3 Лабораторная установка
В качестве примера проведения эксперимента по методу трубы представим следующую установку. Лабораторная установка (рис. 3) состоит из горизонтальной стальной трубы 1, покрытой слоем изоляционного материала 2, термопар 7 и 8, трансформатора (ЛАТР) 5, вольтметра 6 и электронагревателя 4. Торцы труб закрыты гипсовыми заглушками 3, предотвращающими искажение температурного поля из-за боковой утечки тепла.
Горизонтальная труба имеет длину L 0,33 м. Цилиндрический слой изоляционного материала имеет наружный диаметр dн, м. Электронагреватель в виде ТЭНа смонтирован внутри трубы. Равномерный нагрев создается электрическим нагревателем 4, мощность которого регулируется лабораторным автотрансформатором 5 и измеряется вольтметром 6. Температура исследуемого материала измеряется с помощью термопар 7 и 8. Наружная средняя температура замеряется при помощи термопар, горячие спаи которых соответственно расположены снаружи изоляционного слоя, а холодные вынесены на клеммы милливольтметра. Термопары подключены к милливольтметру посредством переключателя. Таблица размеров dвн, dн, L экспериментального участка вывешена около лабораторной установки.
|
|
|
Рисунок 1 - Схема лабораторной установки
4 Результаты эксперимента
Данные, получаемые в результате эксперимента, представлены в табл.1.
Таблица 1
| Номер опыта | Мощность W, Вт | ЭДС наружной поверхности с поправкой на холодный спай Е2+ΔЕ, мВ | Температура наружной поверхности трубы t2, оС | Температура окружающей среды (воздуха) t возд, °С |
5 Обработка опытных данных
Обработка опытных данных для каждого режима ведется в следующей последовательности.
1 Тепловой поток, Вт
2 Геометрические размеры установки, м:
внешний диаметр dн = 0,054;
длина экспериментального участка L =0,6;
внутренний диаметр dвн=0,042.
3 Тепловой поток от наружной поверхности изоляции в окружающую среду излучением, Вт
4 Тепловой поток от внешней поверхности изоляции в окружающую среду естественной конвекцией, Вт
5 Коэффициент конвективной теплоотдачи, Вт/(м2·К)
6 Теплофизические свойства воздуха, входящие в числа подобия из приложения 1:
| коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м ·К) | λвозд= |
| кинематический коэффициент вязкости, м2 /с | vвозд= |
| коэффициент объемного расширения воздуха, 1/К | 
|
| ускорение свободного падения, м/с2 | g = 9,8 |
|
|
|
7 Критерий Нуссельта (в числах подобия 1 - определяющий размер, 1 = dн - для горизонтальной трубы)
8 Критерий Грасгофа
9 Построение графической зависимости 
(рис. 2).
10 Показатель n
11 Постоянная С
12 Критериальное уравнение в явном виде
6 Оценка погрешности измерения
Максимальная погрешность измерения среднего коэффициента теплоотдачи определяется формулой (для каждого режима):
где Δ - абсолютная погрешность измеряемой величины, принимается равной половине деления шкалы прибора. Для линейных размеров (dвн,dн, L) абсолютная погрешность равна Δ = 0,0005 м.
|
|
|
