Файл: ЛабПр ТДиТМО.doc

Для измерения барометрического давления и температуры воздуха в помещении лаборатория должна быть оснащена барометром и комнатным термометром.

3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1. Включить установку в сеть и вступить в диалог с программой выполнения работы, заложенной в компьютер.

2. Включить тумблер 3 работы вентилятора.

3. Плавно вращая ручку регулятора вентилятора 4, установить малый расход воздуха. Для оценки величины расхода использовать показания цифрового индикатора 9.

4. Включить тумблер 5 нагрева рабочего участка.

5. Плавно вращая ручку регулятора мощности 6, устанавливается выбранный режим нагрева, что контролируется по цифровому индикатору вольтметра 7.

6. С помощью датчиков температуры 13 по показаниям цифрового индикатора температуры 14 определить температуру стенки по длине трубы.

7. С помощью датчиков температуры 11 и12 по показаниям цифрового индикатора температуры 14 определить температуру воздуха на входе и выходе из рабочего участка.

8. С помощью цифрового индикатора 10 определить потери давления по длине рабочего участка.

9. Не изменяя мощности электрического нагревателя, установить большой расход воздуха. Для оценки величины расхода использовать показания цифрового индикатора 9.

10. Выполнить измерения температуры, соответствующие заданному режиму согласно п.п. 3.6-3.7.

11. Повторить измерения согласно п.п. 3.3-3.8 при 2-х режимах, соответствующих постоянному расходу воздуха и различным значениям мощности электрического нагревателя.

12. Определяются барометрическое давление и температура воздуха в помещении, соответствующие условиям проведения опыта.

13. Результаты измерений заносятся в таблицу 3.

Таблица 3.

Барометрическое давление B= Па;

Температура в помещении Т_п=С.

14. После окончания измерений все регулирующие органы установки приводятся в исходное положение.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.

1. Определяется количество теплоты Q, выделяемое на рабочем участке трубы при прохождении электрического тока.

, Вт(7)

где U– напряжение в цепи электрического нагревателя, В;

R– электрическое сопротивление рабочего участкаR= 0,0344 Ом.

2. Определяется массовый расход воздуха

, кг/с (8)

где - динамический напор, Па;

- плотность воздуха на выходе, кг/м³;

- барометрическое давление, Па;

- падение давления на рабочем участке, Па;

- газовая постоянная воздуха;

- коэффициент расхода;

- внутренний диаметр трубки.

3. Определяется средняя температура воздуха

(9)

4. Определяется средняя скорость воздуха на участке нагрева

, м/с (10)

где G– массовый расход воздуха, кг/с;

d_вн- внутренний диаметр трубы, м;

_f– средняя плотность воздуха при температуреT_f, кг/м³(см. Приложение 1).

5. Определяется критерий Рейнольдса

, (11)

где w– средняя скорость воздуха, м/с;

d_вн- внутренний диаметр трубы (определяющий размер), м;

_f– коэффициент кинематической вязкости воздуха при температуреT_f, м²/с (см. Приложение 1).

6. Вычисляются значения температурного напора T_iв сечениях трубки с координатамиX_i

,C(12)

7. Определяются локальные значения коэффициента теплоотдачи от трубки нагреваемому воздуху

, Вт/(м²С) (13)

где Q- тепловой поток, создаваемый электрическим нагревателем, Вт;

Q_п– тепловой поток, теряемый с наружной поверхности трубки, Вт

(14)

_эф=0,18 Вт/(мС) – эффективный линейный коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности трубки, учитывающий потери теплоты в окружающую среду посредством свободной конвекции и теплового излучения, приходящиеся на 1 м длины трубы;

- средняя температура стенки,С;

- температура воздуха в помещении,С;

L= 0,72 м – длина рабочего участка;

T_i– локальный температурный напор,С;

d_вн– внутренний диаметр трубки, м.

8. Для каждого исследованного режима определяется среднее значение коэффициента теплоотдачи

, Вт/(м²С) (15)

где _i– локальные коэффициенты теплоотдачи. Крайние значения₁и₁₀исключаются вследствие влияния утечек теплоты с торцов рабочего участка.

L_i– длины участков (см. таблицу 2).

9. Для каждого исследованного режима определяется среднее значение критерия Нуссельта.

, (16)

где _f– коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(мС), (см. Приложение 1).

10. Для каждого исследованного режима с учетом режима течения потока по критериальным уравнениям (1…4) определяется расчетное значение критерия Нуссельта и сравнивается с экспериментальным.

11. По полученным значениям локальных коэффициентов теплоотдачи _Iдля всех исследованных режимов строится график зависимости_I=f(X_i).

12. На основе анализа построенных графиков сделать выводы о том, какие факторы и как влияют на интенсивность теплоотдачи при вынужденной конвекции в трубе. Какие действия могут быть предприняты с целью интенсификации теплообмена?

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Что называется конвективным теплообменом?

2. Что такое свободная и вынужденная конвекция?

3. Какие бывают режимы течения жидкости?

4. Что такое пограничный слой?

5. Как влияет пограничный слой на процесс конвективного теплообмена?

6. Что такое участок гидродинамической стабилизации потока и как он влияет на процесс теплообмена в трубе?

7. Какие критериальные уравнения используют для расчета коэффициента теплоотдачи при различных режимах течения?

8. Что такое определяющий размер и определяющая температура и как они определяются при вынужденном течении жидкости в трубе?

9. Какие факторы и как влияют на процесс теплообмена в трубе?

10. Какие меры следует предпринимать для интенсификации теплообмена при вынужденном движении жидкости в трубе?

6. ЛИТЕРАТУРА

4. Теплотехника (п/ред. В.Н. Луканина). – М: Высшая школа, 2000. – 671 с.

5. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М: Высшая школа, 1969. – 560 с.

6. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М: Высшая школа, 1979. – 350 с.

7. «Исследование теплоотдачи при свободной конвекции». Методическое пособие к лабораторной работе по дисциплине «Термодинамика и тепломассообмен» для студентов специальности 150802 «Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (Составитель Н.А. Овчинников). – Ковров: КГТА, 2005.- 15 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ И СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ МАТЕРИАЛОВ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы: изучить основные закономерности теплообмена излучением, приобрести практические навыки определения показателей, характеризующих способность тел к излучению.

Задание:

1. Определить опытным путем значения коэффициента излучения и степени черноты электропроводящих материалов.

2. Изучить зависимость полученных характеристик от температуры и состояния поверхности.

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Существуют три основных способа переноса теплоты, существенно отличающихся друг от друга по своей физической природе:

• теплопроводность;

• конвекция;

• тепловое излучение.

При теплопроводности носителями тепловой энергии являются микрочастицы вещества – атомы и молекулы, конвекция – это способ переноса тепловой энергии за счет перемещения макроскопических количеств вещества из одной точки пространства в другую.

Излучение– это способ передачи внутренней энергии излучающего тела посредством электромагнитных волн. Все виды излучения имеют одинаковую природу и различаются только длиной волны. Некоторые разновидности излучения в зависимости от длины волны представлены в таблице 1.

Таблица 1