Экспериментальный стенд

Лабораторная работа №4

Исследование теплоотдачи поверхности горизонтальной трубы при естественной конвекции.

Цель работы

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

ЛБ 260501.18.000 ПЗ

Разраб.

Бочарников .

Провер.

Николаев А.М А.М.

Исследование теплоотдачи поверхности горизонтальной трубы

Лит.

Листов

АГТУ,ФПХП,МАПП-02

Освоить метод экспериментального определения коэффициента теплоотдачи при свободном движении жидкости (естественной конвекции), методику обработки результатов эксперимента методом теории подобия; получить соответствующее критериальное уравнение, описывающее теплоотдачу горизонтальной трубы.

Экспериментальный стенд

В соответствии с формулой для определения коэффициента теплоотдачи необходимо определить тепловой поток, переданный поверхностью твёрдого тела к окружающей среде теплоотдачей, замерить температуры поверхности и жидкости.

Работа выполняется на установке, приведённой на рис.1. Основным элементом установки является горизонтальная труба диаметром = 4мм и длиной l=170мм, нагреваемая изнутри при помощи спирали электрическим током. Мощность электрического нагревателя, затраченная на нагрев трубки, регулируется регулятором напряжения и измеряется по показаниям амперметра и вольтметра.

N=Q=IU, Вт.

Теплота, выделенная электрическим нагревателем в 1 секунду (тепловой поток), в установившемся режиме передаётся с поверхности горизонтальной трубы окружающему воздуху тепловым излучением и теплоотдачей

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛБ 260501. 18. 000

N= Q=Q_л+Q_к,

зависящим от температуры поверхности трубки t_ст и воздуха t_ср

Для измерения температуры поверхности на поверхности трубки зачеканена хромель-алюмелевая термопара. Измерения этой температуры производятся по шкале температур автоматического многоточечного потенциометра. Температура окружающего воздуха принята равной температуре воздуха в лаборатории.

Таблица 1

Номер измерения	U	I	tст	tср
	В	А	ºС	ºС
	9,53	0,1
		0,15
		0,2

Для дальнейших расчётов коэффициентов теплоотдачи α разности температур Δt=t_ср-t_ст берутся температуры берутся температуры поверхности трубки t_с в установившемся стационарном режиме.

Коэффициент теплоотдачи определяется уравнением

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛБ 260501. 18. 000

Где d, l- диаметр и ширина трубы соответственно, м.

Нагретая поверхность трубки передаёт теплоту окружающему воздуху конвективной теплоотдачей, определяется из выражения:

Q_К=Q-Q_л

Где Q = N - количество теплоты, выделенное в единицу времени нагревателем, определяется по формуле:

Q=N=IU, Вт.

Количество тепла, переданное трубкой в единицу времени посредством теплового излучения, равно

Где - степень черноты трубки;

С₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67Вт/(м²К)

Построить график зависимости

Расчёты:

1) Q=9,53×0.1=0,953 Вт

Qл=0,07 5,67

=6,5

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ЛБ 260501. 18. 000

2) Q=

Qл=0,07 5,67

Q_к=2,167 Вт

3) Q=4 Вт

Qл=0,07 5,67

Q_к=3,874 Вт

Вывод: с увеличением разности температур между поверхностью образца и «жидкостью» коэффициент возрастает.