Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Теплопередача». Шматов Д.П., Дахин С.В

гдеε - степень черноты поверхности трубки, в диапазоне

температура окружающей среды и поверхности трубки соответственно, К.

Результаты экспериментов представляются графически в виде зависимости α = f (∆t), где ∆t = tс −tж . Полученные

результаты можно использовать и для других процессов, но необходимо экспериментальные данные обобщить и представить их в критериальном виде:

Обычно это уравнение имеет вид

температурный коэффициент объемного расширения воздуха,

определяются из табл. 5.2 при средней температуре воздуха t = 0.5(tЖ +tC ), C .

Таблица 5.2 Теплофизические свойства сухого воздуха при р = 0,0981 МПа

Результаты расчетов вносятся в протокол результатов, табл. 5.3.

75

Для определения постоянных коэффициентов C и n следует прологарифмировать критериальное уравнение (5.7);

зависимость ln Nuж = f (ln Raж ) , которая в случае C = const

и n = const является линейной.

Показатель степени n определяется как тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс; n = tgω = ∆ln Nuж / ∆ln Raж .

Константа C , для каждого опыта определяется из

принимается среднеарифметическое значение по результатам

76

ОТЧЕТ О РАБОТЕ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ

1.Принципиальную схему установки.

2.Протокол измерений (табл. 5.1).

3.Обработку результатов эксперимента (табл. 5.2).

4.Графики зависимостей:

α= f1 (∆t);

Nuж = f2 (Raж );

q= f3 (∆t).

5.Критериальное уравнение Nuж = C Raжn .

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что такое свободное движение?

2.Дать определение естественной конвекции?

3.От чего зависит количество теплоты, переносимое при естественной конвекции?

4.Физический смысл критерия Nu?

5.Физический смысл критерия Gr?

6.Физический смысл критерия Pr?

7.Коэффициент теплоотдачи, физический смысл, формула, размерность?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ

Цель работы: углубление знаний по теории теплоотдачи при течении жидкости в трубе, ознакомление с методикой экспериментального исследования процесса и получения навыков в проведении эксперимента.

77

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

Ламинарный режим течения в прямых трубах круглого поперечного сечения наблюдается при

Re = wdν < 2300 ,

где w - скорость движения жидкости, м/с; d - внутренний

диаметр трубы, м; ν - кинематический коэффициент вязкости жидкости, м2/с.

Режим развитого турбулентного течения

устанавливается при Re >104 . Значение числа Рейнольдса в пределах от 2300 до 10000 соответствует переходному режиму течения.

На входе в трубу профили скорости и температуры жидкости изменяются: происходит формирование гидродинамического и теплового пограничных слоев. Эти участки трубы называют соответственно динамическим и тепловым начальными участками.

При ламинарном режиме течения длина начальных участков значительна, а при турбулентном - не превышает значения 5d.

На начальном участке теплоотдача уменьшается по

теплоотдачи, λж - коэффициент теплопроводности жидкости). Для очень длинных труб ( dl > 50 при турбулентном

течении жидкости) влиянием начального участка на теплоотдачу можно пренебречь.

Наиболее точные значения среднего коэффициента теплоотдачи при турбулентном режиме течения могут быть получены по формуле

78