6.4. Обработка результатов опыта

Коэффициент теплоотдачи вычисляется по уравнению (32). Физические константы, входящие в критерии

, ,

(41) (42)

рассчитываются при средней температуре пограничного слоя t_m = 0,5(t_пов + t_ср).

Подобные расчеты выполняются для двух режимов, после чего вычисляются коэффициенты С и п.

6.5. Содержание отчета

1) Название и цель работы.

2) Теоретические основы метода определения коэффициентов С и п.

3) Схема лабораторной установки и ее описание.

4) Таблица с результатами измерений и расчета.

5) Расчет опытного значения коэффициента теплоотдачи конвекцией.

6) Вычисление коэффициентов С и п критериального уравнения.

7) Ответы на контрольные вопросы.

6.6. Контрольные вопросы

1) В чем разница свободного конвективного течения жидкости около горизонтальной и вертикальной трубы?

2) Какие факторы влияют на значение коэффициента теплоотдачи в трубных пучках при продольном и поперечном обтекании труб потоком жидкости?

3) Чем объясняется расхождение значений коэффициентов _к, С и п, полученных в данной работе и в лабораторной работе 5?

Лабораторная работа 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ВНУТРИ ТРУБЫ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА

Цель работы:

1) закрепление знаний по теории конвек­тивного теплообмена;

2) изучение методики экспериментально­го определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воздуху.

7.1. Теоретические основы метода определения коэффициента теплоотдачи внутри трубы

В случае движения воздуха в трубе процесс теплообме­на осуществляется путем теплопроводности и конвекции. Коэффициент теплоотдачи  является основной величиной при расчете различных тепловых устройств (котлов, тепло­обменников и др.) и зависит от многих факторов: температуры жидкости и стенки, скоро­сти жидкости, ее теплоемкости, коэффициента тепло­проводности, плот­ности, вязкости, формы и размеров теплоотдающей поверхности:

.

(43)

Если нагретая стенка омывается воздухом, то тепло от стенки отводится частицами воздуха при их соприкоснове­нии со стенкой.

Количество тепла, отданного стенкой трубы воздуху, определяется по закону Ньютона-Рихмана по соотношению:

,

(44)

где F – площадь внутренней поверхности трубы, м²;

t_cт – температура стенки трубы, °С;

– средняя температура воздуха,°С,

отсюда

.

(45)

Количество тепла, воспринятого воздухом, определяется по соотношению:

,

(46)

где V = wf – объемный расход воздуха, м³/с;

w – скорость движения воздуха, м/с;

f – площадь сечения трубы, м²;

с_в – объемная теплоемкость воздуха, кДж /(м³К);

и – температура воздуха на входе и выходе, °С.

Решая совместно уравнения (44) и (46), получаем:

.

(47)

7.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка схематически изображена на рис. 7. Основным элементом установки является теплообменник 1 типа «труба в трубе». По внутренней трубе 3 длиной l = 1 м и диаметром d = 51 мм проходит воздух, подаваемый насосом 4 из помещения. Снаружи опытный участок трубы обогревается горячим воздухом, который нагревается электронагревателями 5, установленными в наружной трубе. Температура стенки измеряется хромель-алюмеле­выми термопарами 6 через многоточечный переключатель 7 милливольтметром 8. Скорость движения воздуха определяется с помощью трубки динамического напора. Температура воздуха на входе и выходеизмеря­ется ртутными термометрами 2.