Опрацювання результатів експериментів

Обробка дослідних даних складається з двох частин. У першій частині за експериментальними даними необхідно визначити коефіцієнти конвективної a_к, променистої a_пр і складної a тепловіддачі, у другій ― за методами теорії подібності отримати рівняння подібності (знаходять С і n у рівнянні 4.9) або визначити коефіцієнт конвективної тепловіддачі a_к за відомим рівнянням подібності для вільноконвективного теплообміну, зовнішня задача для горизонтального циліндра (за вказівкою викладача).

4.5.1. Поверхню теплообміну (площу труби) визначити за рівнянням F= p dL. Розміри труби наведені на стенді.

4.5.2. Для кожного досліду визначити конвективний Q _к, променистий Q _пр і сумарний Q = Q _å теплові потоки (рис.4.2) за рівнянням:

Q _å = Q _к + Q _пр. (4.10)

4.5.2.1. Сумарний тепловий потік Q _å =W значення за ватметром потужності електронагрівника, Вт.

4.5.2.2. Променистий тепловий потік Q _пр розрахувати за рівнянням, отриманим за законом Стефана - Больцмана:

(4.11)

де e_зв ― зведений ступінь чорноти системи поверхонь ― F _тр мідної труби та F _пр приміщення аудиторії обчислюють за формулою:

(4.12)

але оскільки F _тр << F _пр, то в розрахунку прийняти e_зв= e_тр (e_тр записана на стенді); s=5,67∙10^–8 Вт/(м²×К⁴) ― стала Стефана - Больцмана або С _о = 5,67 Вт/(м²×К⁴) ― коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; Т _с і Т _п ― абсолютна температура відповідно стінки труби та повітря, К.

4.5.2.3. Конвективний тепловий потік визначити з рівняння (4.10)

Q _к = Q _å - Q _пр.

4.5.3. Коефіцієнти променистої, конвективної та сумарної тепловіддачі знайти з рівняння (4.1).

(4.13)

Коефіцієнт складної тепловіддачі можна також знайти як суму коефіцієнтів променистої та конвективної тепловіддачі

a_S = a_к + a_пр. (4.14)

4.5.4. Результати розрахунків занести до табл.4.3.

Таблиця 4.3

Номер досліду

t c, °C

t п, °C

D t, K

Q, Вт

Q пр, Вт

Q к, Вт

a

aпр

aк

Ra

ℓgRa

Nu

ℓgNu

n

С

Вт/(м^2×К)

4.5.5. У другій частині роботи результати експериментів потрібно представити у вигляді рівняння подібності. Для вільного руху повітря біля поверхні горизонтальної труби це рівняння (4.9)

Nu = С Ra ⁿ.

4.5.5.1. Сталі С і n визначають за експериментальними даними, як усереднені значення. Для цього розраховують числа подібності Релея Ra та НуссельтаNu за рівняннями (4.4) та (4.5). Теплофізичні властивості, що входять у числа подібності, визначають із табл. 4.4 за температурою повітря у лабораторії (визначальна температура). За визначальний розмір приймають зовнішній діаметр труби, оскільки вона розміщена горизонтально, і довжина труби не впливає на інтенсивність тепловіддачі.

Таблиця 4.4

Темпе-ратура	Густина	Тепло-провідність	Температуро-провідність	Коеф. кинематичної в¢язкості	Число Прандтля
t, °С	r, кг/м^3	l, Вт/(м×К)	а, м^2/с	n, м^2/с	Pr
	1,247	0,0251	20,0×10^–6	14,16×10^–6	0,705
	1,205	0,0259	21,4×10^–6	15,06×10^–6	0,703
	1,165	0,0267	22,9×10^–6	16,00×10^–6	0,701
	1,128	0,0276	24,3×10^–6	16,96×10^–6	0,699
	1,093	0,0283	25,7×10^–6	17,95×10^–6	0,698

4.5.5.2. Будують графічну залежність ℓgNu = f (ℓgRa). Масштаб беруть однаковий для ℓgNu та ℓgRa, та щоб відстань між точками для окремих режимів була не менше 3 см. Через точки проводять апроксимуючу пряму, яка при дотриманні на лабораторному стенді усталеного режиму, повинна мати

вигляд зростаючої лінії під кутом j до горизонталі.

4.5.5.3. Знаходять значення n = tg j, як співвідношення

(див. рис.4.3).

4.5.5.4. Стала С знаходиться за співвідношенням С= Nu/Ra ⁿ. Значення Nu і Ra беруть для будь-якої точки прямої. Знайдені С і n порівнюють з даними табл.4.1.

Дата добавления: 2015-08-10