6.1. Теоретические основы метода определения коэффициентов с и п

Для бесконечно длинной цилиндрической трубы в ста­ционарном тепловом режиме при свободной конвекции уравнение теплового баланса имеет вид уравнения (31), где Q – тепло, отданное поверхностью трубы, Вт. Тогда коэффициент теплоотдачи конвекцией, рассчитывается по формуле (32).

При свободном движении воздуха теплообмен может быть вычислен по критериальному уравнению (34).

Для определения коэффициентов С и п проло­гарифмируем критериальное уравнение (34):

lnNu = lnC+ n ln (GrPr).

(38)

Тогда, если для двух режимов определить критерии Nu, Gr, Pr,

	;	(39)
	.	(40)

Выражения (32), (39), (40) могут быть приняты за основу определения коэффициента теплоотдачи конвекцией верти­кальной трубы при свободном движении воздуха, а также коэффициентов С и п.

6.2. Описание лабораторной установки

Опытная установка схематически изображена на рис. 6. Внутри стальной никелированной трубы 1 длинойl = 2 м и наружным диаметром d = 48 мм расположен электрический нагреватель 2. В стенку трубы по одной образующей впаяно девять термопар. Горячие и холодные спаи термопар соединены по дифференциальной схеме. Тру­ба расположена вертикально и крепится двумя кронштей­нами к вертикальной стойке, внутри которой проходят термопровода к переключа­телю. Степень черноты трубы  = 0,11.

Питание нагревателя пре­дусмотрено от сети 220 В. Для измерения потребляемой мощ­ности используют амперметр и вольтметр, а для измерения температуры стенки – милливольтметр. Температура окружающего воздуха измеряется ртутным термометром.

6.3. Порядок проведения опыта

Для определения коэффициентов С и n опыт необходимо провести при двух режимах с различной тепловой нагрузкой.

Включение установки производится за 1,0 – 1,5 ч до проведения опыта для получения стационарного режима.

После установления стационарного режима, что определяется постоянством температуры стенки трубы, через 3 – 4 мин производят четыре – пять измерений силы тока, напряжения, темпе­ратуры стенки трубы, температуры окружающего воздуха (для первого режима).

Результаты измерений записываются в табл. 7.

После проведения опыта задается второй тепловой режим, до установления которого рекомендуется обработать результаты первого опыта.

Таблица 7

Результаты измерений и расчета коэффициента теплоотдачи _к

Время

U, B

I, A

P, Вт

Показание термопары, °С

к, Bт/(м2К)

1-й

2-й

3-й

4-й

5-й

6-й

7-й

8-й

9-й