- •В. Н. Кузнецов, а. П. Стариков термодинамика и теплопередача Омск 2007
- •В. Н. Кузнецов, а. П. Стариков
- •1.2. Порядок проведения опыта
- •1.3. Обработка результатов опыта
- •1.4. Содержание отчета
- •1.5. Контрольные вопросы
- •2.1. Схема и описание лабораторной установки
- •2.2. Проведение опыта и обработка результатов измерений
- •2.3. Содержание отчета
- •2.4. Контрольные вопросы
- •3.1. Теоретические основы течения газов
- •3.2. Описание лабораторной установки
- •3.3. Порядокпроведения опыта
- •3.4. Содержание отчета
- •3.5. Контрольные вопросы
- •4.1. Теоретические основы «метода трубы»
- •4.2. Описание лабораторной установки
- •4.3. Порядок проведения опыта
- •4.4. Обработка результатов опыта
- •4.5. Содержание отчета
- •4.6. Контрольные вопросы
- •5.1. Теоретические основы метода определения коэффициента теплоотдачи
- •5.2. Описание лабораторной установки
- •5.3. Порядок проведения опыта
- •5.4. Обработка результатов опыта
- •5.5. Содержание отчета
- •5.6. Контрольные вопросы
- •6.1. Теоретические основы метода определения коэффициентов с и п
- •6.2. Описание лабораторной установки
- •6.3. Порядок проведения опыта
- •6.4. Обработка результатов опыта
- •6.5. Содержание отчета
- •6.6. Контрольные вопросы
- •7.1. Теоретические основы метода определения коэффициента теплоотдачи внутри трубы
- •7.2. Описание лабораторной установки
- •7.3. Порядок проведения опыта
- •7.4. Содержание отчета
- •7.5. Контрольные вопросы
- •644046, Г. Омск, пр. Маркса, 35
4.4. Обработка результатов опыта
Поскольку условия бесконечности трубы выполняются не строго, при обработке результатов эксперимента следует пользоваться так называемым «рабочим участком» трубы, в пределах которого значения ЭДС внутренних термопар одинаковые. В лабораторной установке такой участок охватывает три средние термопары, его длина lр равна 400 мм, поэтому определение следует производить по формуле (27), используя параметры рабочего участка и считая :
|
, |
(28) |
где Р – электрическая мощность нагревателя, Вт.
Значение температуры внутренней и наружной поверхностей изоляции определяется как среднеарифметическое для соответствующих термопар, расположенных на рабочем участке, по формулам:
|
; . |
(29)
(30) |
Значение коэффициента теплопроводности , полученное в опыте, сравнивается с значением, найденным в литературных источниках.
Подсчитывается возможная максимальная относительная погрешность опыта в процентах.
4.5. Содержание отчета
1) Название и цель работы.
2) Теоретические основы определения коэффициента теплопроводности теплоизоляции «методом трубы».
3) Схема лабораторной установки и ее описание.
4) Таблица результатов измерений и расчетов.
5) Расчет коэффициента теплопроводности асбестовой изоляции.
6) Ответы на контрольные вопросы.
4.6. Контрольные вопросы
1) В каких пределах находятся значения коэффициентов теплопроводности для газов, жидкостей, строительных и изоляционных материалов?
2) Как определяется температура теплоизоляции в слое диаметром 45 мм для условий проведенного опыта?
3) С чем связаны систематические и случайные ошибки опыта и как их можно уменьшить?
Лабораторная работа 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ КОНВЕКЦИЕЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТРУБЫ ПРИ СВОБОДНОМ ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА
Цель работы:
1) закрепить теоретические знания по разделам «Теория подобия» и «Теплоотдача при свободном движении жидкости»;
2) приобрести навыки экспериментального определения коэффициентов теплоотдачи.
5.1. Теоретические основы метода определения коэффициента теплоотдачи
Для бесконечно длинной цилиндрической трубы в стационарном тепловом состоянии тепловой поток, подводимый от нагревателя, рассеивается в окружающую среду путем конвективного и лучистого теплообмена. Уравнение теплового баланса запишется в виде:
|
, |
(31) |
где Q – мощность нагревателя, Вт;
к – коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/(м2К);
F – площадь поверхности трубы, м2;
Тпов, tпов – температура поверхности трубы, К, °С;
Тср, tср – температура окружающей среды, К, °С;
Сs – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Сs = 5,67 Вт/(м2К4);
– степень черноты поверхности трубы;
Из формулы (31), получаем коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К):
|
. |
(32) |
Выражение (32) может быть принято за основу опытного определения коэффициента теплоотдачи конвекцией горизонтальной трубы при свободном движении воздуха.
5.2. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка схематически изображена на рис. 5. Внутри латунной трубы 1 длинойl = 1,2 м и наружным диаметром d = 38 мм расположен электрический нагреватель 2, служащий источником тепла. Для измерения силы тока и напряжения в цепи электронагревателя включены амперметр 4 и вольтметр 5. Измерение значений температуры поверхности трубы осуществляется с помощью хромель-капелевых термопар 3, подключенных через многоточечный переключатель 6 к милливольтметру 7. Пять термопар заложены в стенку трубы по одной образующей на расстоянии 200 мм друг от друга, причем третья термопара находится посередине трубы. Наружная поверхность трубы полированная ( = 0,45). Питание электронагревателя предусмотрено от сети 220 В через лабораторный трансформатор 8. Температура окружающего воздуха измеряется ртутным термометром.