Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Коэффициент кинематической вязкости





 

, м2/с.

 

4.7. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

Таблица 2

 

Результаты обработки опытных данных

 

№ режима Q, Вт Qк, Вт q, Вт/м2 Tw ср, К a, Вт/м2*град Nu GrPr lgNu lg(GrPr)
                   
                   
                   
                   
                   

 

4.8. Определяются параметры критериального уравнения для случая свободной конвекции относительно горизонтального цилиндра.

 

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

 

,

 

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

 

Для нахождения значений C и n удобно использовать графоаналитический метод обработки опытных данных, основанный на том, что после логарифмирования уравнения (23) оно превращается в уравнение прямой:

 

.

 

Согласно данному методу экспериментальные значения lgNu и lg(GrPr) наносятся в виде точек на график в координатах lgNu =f [lg(GrPr)] (см. рис.5).

 

Рис.5. График зависимости lgNu =f [lg(GrPr)]

 

Экспериментальные точки на графике могут не ложиться точно на одну прямую в силу влияния погрешностей измерения и обработки опытных данных. В этом случае полученную зависимость обобщают уравнением прямой линии по методу наименьших квадратов (на графике проводят «усредняющую» прямую).

Величину постоянной C находят линейной экстраполяцией построенной прямой до оси ординат. Отрезок ординаты между началом координат и точкой пересечения дает величину lgC.

Показатель степени n определяют также по графику, как тангенс угла наклона между прямой и осью абсцисс

 

 

4.9. Полученный результат сравнивают с литературными данными

(см. например, /1, 2, 3/).

 

 

2.2. ТЕПЛООТДАЧА ОТ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРУБЫ (ПРОДОЛЬНОЕ ОБТЕКАНИЕ).

 

2.2.1.ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА.

 

Изучение процесса свободной конвекции проводится на лабораторной установке, реализующей метод имитационного моделирования реальных физических процессов. В состав установки входит управляющая ПЭВМ, соединенная с пультом управления и рабочим участком, имитирующим реальный объект исследования. Схема установки для изучения процесса свободной конвекции относительно вертикального цилиндра с системами электрического питания и измерения представлена на рис. 6.

 

 

 

1-рабочий участок; 2- торцевая тепловая изоляция; 3 – термопары;

4 – переключатель термопар; 5 – регистрирующий прибор для измерения термо-ЭДС термопар; 6 – цифровой индикатор вольтметра; 7 – регулятор напряжения;

8 – выключатель нагрева рабочего участка.

 

Рис. 4. Схема установки с системами электрического питания и измерения.

 

Рабочий участок 1 представляет собой вертикальный стальной цилиндр с наружным диаметром D нар.= 40 мм и длиной L = 1500 мм. Наружная поверхность цилиндра хромирована. На данной установке используются четыре вида газов, омывающих цилиндрическую поверхность: воздух, водород, азот и двуокись углерода. Выбор разновидности газа предусмотрен компьютерной программой эксперимента. Нагрев рабочего участка осуществляется посредством пропускания по нему переменного электрического тока низкого напряжения, который подводится к клеммам на концах трубы. Режимы нагрева плавно изменяются с помощью регулятора напряжения 7. Падение напряжения на концах цилиндра определяется по цифровому индикатору вольтметра 6. С целью предотвращения неконтролируемых тепловых потерь с торцов цилиндр закрыт тепловой изоляцией 2. Температура наружной поверхности трубы определяется посредством термоэлектрического термометра. В качестве датчиков температуры в нём используются хромель-копелевые термопары 3, которые устанавливаются в 10-ти точках вдоль вертикальной поверхности трубы на расстоянии l = 150 мм друг от друга. Термопары через многопозиционный переключатель 4 могут по очереди подключаться к прибору 5, регистрирующему термо-ЭДС подключаемой термопары. Значение температуры определяется с помощью градуировочной характеристики термопары. Для измерения температуры и давления окружающей среды лаборатория должна быть оснащена термометром и барометром.


 

 

2.2.2. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

 

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

2. Задать род газа, омывающего цилиндрическую поверхность.

3. Включить тумблер 8 нагрева рабочего участка.

4. Плавно вращая регулятор нагрева 7, устанавливаются выбранный режим нагрева, что контролируется по цифровому индикатору вольтметра 6.

5. С помощью переключателя термопар 4 по регистрирующему прибору 5 определяются значения термо-ЭДС, развиваемой термопарами, установленными в соответствующих точках по высоте рабочего участка. Используя градуировочную характеристику хромель-копелевой термопары, определяются значения температуры поверхности цилиндра в соответствующих точках.

6. Плавно вращая регулятор нагрева рабочего участка 7, устанавливаются последующие режимы. Измерения проводятся при стационарных тепловых режимах. Количество режимов должно быть не менее 3-х.

7. Измеряются давление и температура окружающей среды. Результаты всех измерений заносятся в таблицу 3.

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

 

 

Таблица 3.

Барометрическое давление P0 = Па.

Температура окружающей среды tf = °C.

 

№ режи- ма   U, В Показания термопар
tw1 tw2 tw3 tw4 tw5 tw6
мВ °С мВ °С мВ °С мВ °С мВ °С мВ °С
                           
                           
                           
                           
                           
№ режи-ма   U, В   Средняя температура стенки
tw7 tw8 tw9 tw10 tw, °С Tw, K
мВ °С мВ °С мВ °С мВ °С
                       
                       
                       
                       
                       

 

 

2.2.3. 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/м 2;

 

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

 

, Вт/(м2*град);

 

  1. 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

 

№ режима Q, Вт Qк, Вт q, Вт/м2 Tw ср, К a, Вт/м2*град Nu GrPr lgNu lg(GrPr)
                   
                   
                   
                   
                   

 

 

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

 

Для нахождения значений C и n необходимо 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.

 

3. 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?

 

4. 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.

 







Date: 2015-05-08; view: 1195; Нарушение авторских прав



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.027 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию