Исследование естественной конвекции на горизонтальных трубах (90

Тепловой поток, отдаваемый от поверхности трубы конвекцией, можно определить как разность между суммарным и лучистым потоками: Qк = Q∑ - Qл.

Среднее значение коэффициента теплоотдачи конвекцией определяется из закона Ньютона-Рихмана (1)

Результаты первичной обработки опытных данных заносят в таблицу 2.

По результатам расчетов строят графическую зависимость Qл и Qк от температуры поверхности tп, с помощью полученного графика сопоставляют интенсивность теплоотдачи конвекцией и излучением.

Таблица 2

Результаты первичной обработки данных

По результатам расчетов строят графическую зависимость Qл и Qк от температуры поверхности tп, с помощью полученного графика сопоставляют интенсивность теплоотдачи конвекцией и излучением.

Для обобщения полученных результатов проводят вторичную обработку опытных данных, представляя их в виде критериальной зависимости по форме уравнения (2), где коэффициенты с и n являются искомыми величинами.

Если прологарифмировать критериальное уравнение (2), то получится прямолинейная зависимость, которая упрощает методику определения коэффи-

циентов: lg N u lg c n lg G r . Значение коэффициента n в этом уравнении ха-

рактеризует угловой коэффициент полученной на графике прямой.

11

Для определения численных значений коэффициентов с и n по результа-

там опытов сначала рассчитываются величины основных критериев подобия

для горизонтальных труб принимается их наружный диаметр d. Физические па-

раметры λ и ν (см. приложение), а также коэффициент β находятся при темпе-

ратуре воздуха в помещении лаборатории. Затем находят логарифмы критериев lg Nu и lg Gr. Результаты расчетов заносят в таблицу 3.

Далее в логарифмических координатах строят график зависимости

lg N u f (lg G r ) , в котором по оси ординат откладывают значения lg Nu, а по

оси абсцисс – lg Gr (см. рис. 2).

Начало координат выбирают таким образом, чтобы на графике размеща-

лись в основном опытные данные. Масштаб осей выбирают из условия нагляд-

ности и удобства расчетов. Проведя по опытным точкам усредненную прямую,

определяют численное значение показателя степени при критерии Gr как тан-

генс угла наклона φ

n t g lg N u .

lg G r

Из уравнения (2) можно найти численное значение постоянной

12

6. Составление отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

наименование и цель работы;

краткое описание существа работы;

схему экспериментальной установки;

журнал наблюдений с результатами измерений (табл. 1);

результаты обработки опытных данных (табл. 2, 3) со всеми промежуточ-

ными расчетами;

график зависимостей Qл и Qк от температуры поверхности tп;

график зависимости lg N u f (lg G r ) ;

критериальное уравнение (2) с полученными численными значениями ко-

эффициентов с и n;

выводы по результатам анализа влияния основных факторов на коэффи-

циент теплоотдачи α.

7. Контрольные вопросы

1.Что такое конвекция, какова особенность свободной конвекции?

2.По какому закону определяется тепловой поток при конвективном теп-

лообмене?

3.Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи?

4.Из каких частей состоит экспериментальная установка, принцип её ра-

боты?

5.Как измеряются основные физические величины?

6.При каких условиях можно проводить измерения и почему?

7.Как учитывается в опытах тепловое излучение? какова его доля в об-

щем теплообмене?

14

8.Какой вид имеет критериальное уравнение для свободной конвекции в общем случае и для газов?

9.Каков физический смысл критериев Nu, Gr, Pr?

10.Какова методика определения численного значения коэффициентов с

и n в критериальном уравнении?

11.Каково влияние основных факторов на коэффициент теплоотдачи?

12.В чем смысл и значение теории подобия?

8.Библиографический список

1.Исаченко, В.П. Теплопередача: учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А.

Осипова, А.С. Сукомел. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1975. – 488 с.

2. Теплотехника: учебник для вузов / В.Н. Луканин [и др.]; под ред. В.Н.

Луканина. – 2-е изд., перераб. – М.: Высшая школа, 2000. – 671 с.

3. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева –

2-е изд., стереотип. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.

15

Приложение

Зависимость физических параметров воздуха от температуры окружающей среды

16

ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ КОНВЕКЦИИ НА

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБАХ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе

по дисциплине «Тепломассообмен»

Губарев Василий Яковлевич, Арзамасцев Алексей Геннадьевич, Ярцев Алексей Геннадьевич

Издательство Липецкого государственного технического университета. Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.

398600, Липецк, ул. Московская, 30.