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

трению; Prж - критерий Прандтля жидкости; ψ - коэффициент, учитывающий влияние изменения свойств жидкости.

Для приближенных расчетов можно также воспользоваться уравнением

При течении в трубе газообразного теплоносителя можно принять

ψ ≈1.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Экспериментальная установка (рис. 6.1) состоит из рабочего узла 1, газового счетчика 2, вентилятора 3 и электродвигателя 4.

Рабочий узел представляет собой трубу длиной l = 1м внутренним диаметром dв = 18 мм и наружным диаметром dн = 50 мм, выполненную из материала с коэффициентом

раствор после затвердевания и длительной осушки). Снаружи на рабочий узел намотан электронагреватель 5 из нихромовой проволоки. Температура наружно поверхности трубы измеряется термопарами t1, t2 и t3, температура внутренней поверхности - термопарами t4, t5 и t6.

79

Рис. 6.1. Схема экспериментальной установки

Температура воздуха на входе в рабочий узел измеряется термопарой t7, на выходе – t8. Все термопары хромелькопелевые, подключены к цифровому прибору ТРМ 2 через многоточечный переключатель термопар 6.

Регулирование расхода воздуха через рабочий узел осуществляется изменением с помощью ЛАТРа 7 напряжения на клеммах электродвигателя 4 вентилятора 3. Аналогично ЛАТР 8 предназначен для регулирования мощности нагревателя 5.

ПРОВЕДЕНИЕ ОПЫТОВ

После ознакомления с описанием опытной установки, необходимо подготовить протокол для записи наблюдений, проверить правильность включения измерительных приборов и наличие льда в сосуде с холодными спаями термопар.

80

Затем производится включение установки. Вначале подается напряжение на клеммы электродвигателя, а после его запуска - на клеммы нагревателя.

Запись показаний приборов производится после выхода установки на стационарный режим (ориентировочное время прогрева рабочего узла - 1 час). Для определения расхода воздуха через рабочий узел определяется с помощью

секундомера и газового счетчика время τ прокачки некоторого стандартного объема воздуха (рекомендуется 0,5 м3).

Впервом опыте рекомендуется подать на клеммы вентилятора напряжение 50 - 60 В, во втором - 80 - 90 В. Напряжение на клеммах нагревателя не должно превышать

200 В.

Вконце каждого опыта необходимо провести измерение величины атмосферного давления P.

Таблица 6.1

Форма протокола эксперимента

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ

Вначале определяется режим движения газа

Re = Wdν в ,

где ν - кинематический коэффициент вязкости воздуха при средней температуре

t = t7 +2 t8 , °С

81

W = 4V2 - скорость движения воздуха, м/с,

πdв

V= 0,5 t + 273 - объемный расход воздуха, м3/с.

τt7 + 273

Массовый расход воздуха, кг/с,

R = 287 кгДжК - газовая постоянная воздуха. Количество переданной воздуху теплоты, Вт,

Безразмерный коэффициент теплоотдачи

Nuж = αλdв ,

ж

82

где λж - коэффициент теплопроводности воздуха при температуре t .

Все результаты расчетов заносятся в протокол (табл.

6.2).

Таблица 6.2

Форма протокола результатов

Впротокол результатов заносятся также результаты расчетов по формулам (6.1) и (6.2)

Взавершение проводится проверка (расчет по уравнению теплового баланса)

Q = Gcр (t8 −t7 ) , Вт,

где cр =1005 кгДжК - теплоемкость воздуха.

ОТЧЕТ О РАБОТЕ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ

1.Принципиальную схему установки.

2.Протокол записи показаний приборов.

3.Протокол результатов опыта.

4.Сравнение результатов опыта с литературными данными.

83