Порядок проведения работы.
1. Ознакомиться с устройством лабораторной установки, схема которой представлена на рис.6 (на универсальном стенде ей соответствует измерительный участок II)
2. Подготовить измерительный участок II универсального стенда к проведению лабораторной работы № 2 согласно общим указаниям.
3. Рукояткой 17 ЛАТР установить напряжение на нагревателе в пределах 35-40 В.
ПП 63
V
220
А
l=500
6
8
7
4
5
Рис.6. Схема лабораторной установки
Основные элементы лабораторной установки: 1 - горизонтальная труба, 2 - нагреватель, 3 - шесть термопар медь-констант (МК) на расчетном участке, 4 - переключатель термопар, 5 - потенциометр, б - ампетжетр, 7 - вольтметр, 8 - лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
4. Убедиться в том, что установился стационарный режим. Для этого через 30-35 мин произвести несколько измерений ЭДС на одной из термопар в течение 2-3 мин. Если изменения ЭДС не наблюдаются, то можно приступать к измерениям.
5. Записать в табл.2 показания вольтметра и, амперметра J и температуру воздуха в лаборатории tВ.
6. С помощью переключателя термопар (позиция 9 на рис.1) последовательно замерить потенциометром термо - ЭДС шести термопар и записать показания в табл.2.
7. Рукояткой 17 ЛАТР установить второй режим нагрева, который соответствует напряжению 50-55 В.
8. Повторить пункты с 4 по 6.
Таблица 2.
I режим tB= |
I режим tB= |
||||||
U= B, J= A |
U= B, J= A |
||||||
№ т.п. |
μ В |
Δt 0C |
tc 0C |
№ т.п. |
μ В |
Δt 0C |
tc 0C |
Обработка экспериментальных данных
1. С помощью тарировочной таблицы для термопар МК перевести термо - ЭДС в градусы и записать в столбец Δt (см. табл. 1). Так как холодные концы термопар находятся на потенциометре при температуре воздуха в лаборатории, то ,°С.
2. Определить действительную температуру стенки в каждой точке с учетом поправки на температуру холодных концов термопар: ,°С.
3. Для исключения систематических погрешностей в расчетах используется среднеарифметическое значение
4. Определить
мощность теплового потока, которая
равна мощности нагревателя на расчетном
участке lР
= 0,5 м,
,
Вт.
5. Учитываем, что оток от поверхности трубы передается не только конвекцией, но и излучением. Определить величину лучистого теплового потока
,
Вт (2.7)
где
- теплоотдающая поверхность трубы, м2,
С0=5,67
- коэффициент излучения абсолютно
черного тела,
,
εпр
- приведенная степень черноты, в нашем
опыте
.
6. Вычислить
часть теплового потока, переданную
конвекцией
,
Вт.
7. Рассчитать экспериментальное значение конвективного коэффициента теплоотдачи, по формуле
,
(2.8)
8. Выбрать в качестве определяющей температуры tВ и выписать из справочника физические свойства воздуха: λ, ν и число Прандтля Pr.
9. По формулам (2.1) и (2.3) вычислить значения безразмерных комплексов Gr и Nu с учетом, что для горизонтальной трубы определяющий размер равен наружному диаметру трубы d, м.
10. Для определения коэффициентов с и n в линейной зависимости (2.5) необходимо выполнить расчеты согласно пунктам 3 - 9 в двух опытах.
11. Записать систему уравнений, в которых неизвестными являются с и n.
(2.9)
12. Определить значение коэффициента
(2.10)
13.Подставляя найденное по формуле (2.10) значение л в одно из уравнений системы (2.9), найти значение коэффициента
(2.11)
Правильность вычислений можно проверить, найдя значение из второго уравнения
(2.12)
Если вычисления верны, то значения С, полученные из формулы (2.11) и (2.12) должны быть одинаковы.
14. Записать критериальную формулу для расчета коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции от трубы с учетом полученных значений коэффициентов с и n и в виде
(2.13)
15. Сравнить полученную формулу c формулой, рекомендуемой в литературе
16. Сделать выводы в конце отчета о лабораторной работе.