Контрольные вопросы

1. Какие виды конвекции вы знаете?

2. Поясните механизм термогравитационной конвекции.

3. Как формулируется теорема подобия?

4. Какой смысл безразмерных чисел Nu, Gr, Pr?

5. От какой поверхности исследуется теплоотдача в данной работе?

6. Какая температура называется определяющей и чему она равна, в данной работе?

7. Какой геометрический размер называется определяющим и чему он равен в данной работе?

8. Справедлива ли полученная в данной работе формула для горизонтальной трубы другого диаметра и в другой среде?

Литература [I; с.152-160]; [c.177-179, c.231, с.238]; [3, с.306-314, с.345-346]; [4, с.348-349, с.354-361, с.388-391]; [9, с.314-317, c.327-341, с.393-397].

Лабораторная работа 3

Исследование теплоотдачи при свободной конвекции от вертикальной поверхности.

Цель работы: Приобрести практические навыки обобщения результатов экспериментов на основе теории подобия, получить критериальную зависимость для расчета теплоотдачи при свободной конвекции от вертикальной поверхности.

Методические указания.

Т еоретические основы проведения данной работы такие же, как и для лабораторной работы "Исследование теплоотдачи при свободной конвекции от горизонтальной трубы", с ними надо ознакомиться на стр. ____ данных указаний. Отличительной особенностью теплообмена от вертикальной стенки высотой l является условие формирования пограничного слоя толщиной δ (см.рис.7а). Можно отметить 3 явно выраженных режима течения жидкости вдоль вертикальной стенки: I - начальный участок, движение ламинарное; II - участок переходного режима течения; III - участок установившегося турбулентного течения.

Рис.7а показывает изменение местного значения коэффициента теплоотдачи α_х. На участке I значение α падает из-за увеличения толщины пограничного слоя. На участке II наблюдается повышение коэффициента теплоотдачи вследствие появления турбулентных пульсаций. На участке III устойчивый турбулентный режим течения и значение α стабилизируется. Следовательно, вдоль вертикальной поверхности мы имеем смешанный режим течения при свободной конвекции. В данной работе мы определяем среднее значение коэффициента теплоотдачи для всей высоты l.

Его значение будет сильно зависеть от отношения . Для высоких вертикальных поверхностей мало и влияние не значительно, для малых отношений влияние на начального участка существенно. С учетом сказанного в данной работе используется длинная труба l=2 м и в безразмерных числах подобия , , в качестве определяющего размера берется длина расчетного участка l_P. Критериальное уравнение, как и в предыдущей работе, имеет вид

Рис.8. Схема лабораторной установки

Основные элементы лабораторной установки: I - заглушка, 2 - вертикальная труба, 3 - вольтметр, 4 - нагреватель, 5 - амперметр, 6-8 термопар на расчетном участке, 7 - переключатель термопар, 8 - потенциометр ПП-63, 9 - лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).

Порядок проведения работы.

1. Ознакомиться с устройством лабораторной установки, схема которой, представлена на рис.8 (на универсальном стенде ей соответствует измерительный участок IV).

2. Подготовить измерительный участок IV универсального стенда к проведению лабораторной работы № 3, согласно общим указаниям.

3. Рукояткой ЛАТР 17 (см. рис.1) установить напряжение на нагревателе в пределах 50-55 В.

4. Убедиться в том, что установился стационарный режим. Для этого через 30-35 мин произвести несколько измерений термо - ЭДС на одной из термопар в течение 2-3 мин. Если изменение термо -ЭДС не наблюдается, то можно приступать к измерениям.

5. Записать в табл.3 показания вольтметра u, амперметра и температуру воздуха в лаборатории t_В.

6. С помощью переключателя термопар (позиция 10 на рис.1) последовательно замерить потенциометром термо- ЭДС 8 термопар и записать показания в табл.3.

7. Рукояткой ЛАТР 17 (рис.1) установить второй режим нагрева, который соответствует напряжению 75-80 В.

8. Повторить пункт с 4 по 6.

Таблица 3

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