Файл: ЛабПр ТДиТМО.doc

Таблица 3.

Барометрическое давление P₀= Па.

Температура окружающей среды t_f=C.

2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.

1. Определяется тепловой поток, выделяемый на рабочем участке цилиндра при прохождении электрического тока

, Вт

где - напряжение электрического тока, В;

- электрическое сопротивление трубы, Ом; (R= 0,0195 Ом).

2. Определяется тепловой поток, отдаваемый поверхностью цилиндра в окружающее пространство посредством теплового излучения. Согласно закону Стефана-Больцмана

, Вт

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела;

- степень черноты поверхности цилиндра;

- средняя температура поверхности цилиндра, К;

- температура окружающей среды, К;

- площадь наружной поверхности цилиндра, м².

3. Определяется тепловой поток, отдаваемый поверхностью цилиндра посредством конвекции.

, Вт

4. Определяется плотность теплового потока на поверхности цилиндра, обусловленная теплообменом посредством свободной конвекции

, Вт/м²;

5. Определяется средний коэффициент теплоотдачи от стенки цилиндра в окружающую среду.

, Вт/(м²град);

6. Находится значение определяющей температуры для каждого режима по формуле

7. Определяются значения критериев подобия Нуссельта, Грасгофа, Прандтля.

;;.

Необходимые значения физических свойств газа определяются по таблицам из Приложения 2 при соответствующей определяющей температуре.

8. Результаты расчетов сводятся в таблицу 4.

Таблица 4

Результаты обработки опытных данных

9. Определяются параметры критериального уравнения для случая свободной конвекции относительно вертикального цилиндра.

Для всех случаев свободной конвекции в неограниченном пространстве критериальное уравнение имеет следующий общий вид

,

где Cиn– параметры уравнения, определяемые из опытных данных и зависящие от режима течения среды и характера обтекания поверхности.

Для нахождения значений Cиnнеобходимо использовать графоаналитический метод обработки опытных данных, подробно рассмотренный в 1-й части настоящей работы для горизонтальной трубы.

10. Для одного из исследованных режимов рассчитываются локальные значения коэффициента теплоотдачи в различных точках по высоте цилиндра.

, Вт/(м²К)

где – температурный напор в местах установки термопар, К.

11. Строится график зависимости локального коэффициента теплоотдачи вдоль вертикальной поверхности цилиндра . В выводах по результатам работы необходимо дать физическое объяснение характера наблюдаемой зависимости.

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В чем заключается механизм переноса теплоты посредством конвекции?

2. Какие известны виды конвекции?

3. Что определяет основной закон конвективного теплообмена?

4. В чем заключается физический смысл коэффициента теплоотдачи?

5. В чем практическое значение применения теории подобия при анализе процессов конвективного теплообмена?

6. Сформулируйте теоремы подобия.

7. Что такое критерий подобия и критериальное уравнение?

8. Какие основные критерии используются при анализе процессов конвективного теплообмена? Какой физический смысл они имеют?

9. Какой из критериев подобия и почему занимает среди них особое место?

10. Как с помощью графоаналитического метода обработки опытных данных определить параметры критериального уравнения, описывающего теплообмен при свободной конвекции?

2. ЛИТЕРАТУРА.

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

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

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

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА В ТРУБЕ

Цель работы: изучить закономерности конвективного теплообмена на примере теплоотдачи при вынужденном движении воздуха в трубе.

Задание:

1. Определить опытным путем значения коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении воздуха в трубе и сравнить с расчетными значениями, полученными на основе теории подобия.

2. Проанализировать влияние факторов, определяющих интенсивность теплоотдачи при вынужденной конвекции в трубе.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

Конвекциейназывается процесс переноса теплоты при перемещении макроскопических объёмов жидкости или газа из одной точки пространства в другую. Различают свободную и вынужденную конвекцию.

Свободная конвекцияосуществляется в поле внешних массовых сил различной природы: гравитационных, электромагнитных, центробежных и т.д. В случае свободной конвекции в поле гравитационных сил, когда движение элементов среды происходит под действием подъёмной силы, она называетсятепловой гравитационной конвекцией.

Вынужденная конвекцияосуществляется при перемещении объемов жидкости или газа под действием сил давления, которое обеспечивается принудительно посредством компрессора, насоса или набегающего потока.

Процесс конвекции неразрывно связан с теплообменом теплопроводностью внутри рассматриваемых макроскопических объёмов вещества.

Конвективным теплообменомназывается совместный процесс переноса теплоты посредством конвекции и теплопроводности.

Интенсивность теплообмена при течении потока в трубе зависит от режима движения. Установлено, что при вынужденном течении жидкости внутри круглой трубы при значениях критерия Рейнольдса Re<2320 поток имеетустойчивый ламинарный режим. При ламинарном режиме теплоотдача в направлении поперечном направлению движению потока осуществляется посредствомтеплопроводности. ПриRe>10⁴наблюдаетсяразвитый турбулентный режим. В диапазоне 2320≤Re≤10⁴режим движения среды –переходный.