- •Исследование процесса теплопередачи при вынужденном течении жидкости в трубах
- •Введение
- •1. Основы теории
- •2. Устройство экспериментальной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Ход расчёта гладкой трубы.
- •Ход расчёта ребристой трубы.
- •5. Пример расчета
- •Ход расчёта гладкой трубы.
- •Ход расчёта ребристой трубы.
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Рекомендуемая литература
- •Приложение
4. Обработка экспериментальных данных
Определить расход воды G, м3/с. Для гладкой и ребристой труб расход одинаков и равен:
G = ΔV/Δτ = (V2 – V1)/Δτ. (39)
Ход расчёта гладкой трубы.
1. Определить тепловой поток , Вт, передаваемый от воды к стенке трубы по формуле:
, (40)
где t3 – температура воды на входе в гладкую трубу, °С; t4 – температура воды на выходе из гладкой трубы, °С; с1р – средняя объёмная теплоёмкость воды, Дж/(м3·К), определяется по таблице 1П (см. приложение) при средней температуре теплоносителя .
С другой стороны, из уравнения теплопередачи для трубы длиной l тепловой поток , Вт, равен:
. (41)
2. Определить коэффициент теплопередачи , Вт/(м·К), на 1 м длины гладкой трубы из формулы (41):
. (42)
3. Чтобы сравнить результаты экспериментального определения коэффициента теплопередачи ( ) с расчётным значением ( ) по принятой методике, необходимо провести следующие вычисления.
Определить среднюю скорость движения теплоносителя w, м/с, по известному расходу G и геометрическим размерам гладкой трубы:
, (43)
где – площадь поперечного сечения трубы, м2.
4. Определить режим движения жидкости, рассчитав число по формуле (24). Коэффициенты и , входящие в формулу (24), выбираются по таблице 1П при средней температуре воды .
5. Рассчитать число Грасгофа по формуле (23).
6. Выбрать вид формулы для расчёта критерия из выражений (26), (27). Значения критериев Prж1 и Prс1 определяются по справочным данным при средней температуре воды и при температуре стенки гладкой трубы tс1 = t7 соответственно.
7. Определив число , рассчитать коэффициент теплоотдачи α1 по формуле (25).
8. Рассчитать число Грасгофа по формуле (23). Значения и выбираются по справочным таблицам при температуре . За определяющий размер принимается внешний диаметр гладкой трубы .
9. Рассчитать значение критерия Нуссельта Nuж2 по формуле (28). Здесь Прандтля определяются при температуре воздуха .
10. Определить значение коэффициента теплоотдачи от внешней стенки гладкой трубы к воздуху по формуле (29). Здесь – теплопроводность воздуха при температуре .
11. Рассчитать коэффициент теплопередачи для гладкой трубы по формуле (30).
12. Рассчитать относительную погрешность определения коэффициента теплопередачи , %, считая значение экспериментально определённого коэффициента теплопередачи более точным:
.
13. Записать полученные значения в таблицу 3.
Ход расчёта ребристой трубы.
1. Определить тепловой поток , Вт, передаваемый от воды к стенке трубы по формуле:
, (44)
где t1 – температура воды на входе в оребрённую трубу, °С; t2 – температура воды на выходе из оребрённой трубы, °С; с2р – средняя объёмная теплоёмкость воды, Дж/(м3·К), при средней температуре воды .
2. Рассчитать коэффициент теплопередачи , Вт/(м·К), на 1 м длины оребрённой трубы:
. (45)
Занести полученные значения в таблицу 3.
Представленная в основах теории методика расчёта коэффициента теплопередачи оребрённой трубы малоудобна и включает громоздкие вычисления. Поэтому экспериментальное определение коэффициента теплопередачи оребрённой трубы является достаточным в рамках данной лабораторной работы.
Таблица 3
Результаты обработки экспериментальных данных
Гладкая труба |
Ребристая труба |
||
Обозначения |
Значения |
Обозначения |
Значения |
, Вт |
|
, Вт |
|
1, Вт/(м2К) |
|
– |
– |
2, Вт/(м2К) |
|
– |
– |
, Вт/(м·К) |
|
, Вт/(м·К) |
|
, Вт/(м·К) |
|
– |
– |
, % |
|
– |
– |