Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с экспериментальной установкой.

2. Проверить готовность установки к работе: присоединение к экспериментальному стенду ЛАТР.

3. Включить установку и с помощью ЛАТР установить силу тока I=1A.

4. Измерять температуру на поверхности трубы через каждые 5 мин. Показания приборов (амперметра, вольтметра, логометра) заносить в подготовленную форму протокола испытаний (таблица 1).

5. При достижении стационарного (установившегося) режима, когда температура в одной и той же точке в течении 5 мин изменится не более чем на 1-2ºС, перейти на следующий режим.

6. Повторить эксперимент при силе тока 1,5А, 1,75А, 2А.

Рисунок 1 - Схема экспериментальной установки для определения коэффициента теплоотдачи: 1-металлическая труба с d=0,072м; 2- ТЭН; металлическая труба с d=0,013м; 4- торцевая изоляция; 5- термопары; 6- гнезда термопар; 7- ЛАТР; 8-амперметр; 9- вольтметр; 10- логометр.

Таблица 1 - Протокол испытаний

№ опыта	Сила тока І, А	Напряже-ние U, B	Температура,
			Поверхности трубы, tст					Воздуха, tв
			1	2	3	4	средняя

Обработка результатов эксперимента

1. Тепловая мощность, выделившаяся в электронагревателе и отведенная от поверхности трубы к воздуху путем соприкосновения и излучения

W=IU, Вт (7)

2. Тепловой поток, переданный излучением

, Вт (8)

где ε=0,8 – степень черноты трубы; с₀=5,67 – коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м²К⁴ ; F=πdl – площадь боковой поверхности трубы, м²; T_ст и Т_ж – соответственно абсолютные температуры поверхности трубы и жидкости (окружающего воздуха), К.

3. Тепловой поток, переданный конвекцией

Ф_к=W-Ф_и, Вт (9)

4. Средний коэффициент теплоотдачи

, Вт/м²К. (10)

Для распространения полученных результатов на другие подобные процессы необходимо расчетные данные обобщить и представить их в виде критериального уравнения (6), которое описывает процесс конвективного теплообмена для случая свободного движения воздуха около горизонтальной трубы.

5. Определить для каждого режима критерий Нуссельта (формула 2) и критерий Грасгофа (формула 3). Полученные данные занести в таблицу 2.

Физические параметры воздуха λ и ν принять из таблицы 3 при температуре окружающей среды.

Таблица 2 - Результаты обработки опытных данных

№ режима	Тепловая мощность, Вт			Коэф-фициент тепло-отдачи , Вт/м2К	Крите-рий Нус-сельта, Nuж	lgNuж	Крите-рий Грасд-гофа, Grж	lgGrж	n		c
	W	Фк	Фи

6. Значение показателя степени n и коэффициента с в уравнении (6) можно определить после его логарифмирования и построения зависимости lgNu от lgGr в виде прямой

, (11)

. (12)

7. Полученные значения n и с сопоставить со значениями, приведенными в учебнике ( n=0,5 и с=0,25).

Таблица 3 - Физические параметры сухого воздуха

t, oC	10	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
λ102, Вт/мК	2,50	2,52	2,54	2,56	2,58	2,6	2,62	2,63	2,64	2,66	2,68
ν106, м2/с	14,16	14,34	14,52	14,7	14,88	15,05	15,25	15,45	15,6	15,75	16,0