Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Исследование теплоотдачи при естественной конвекции около горизонтального цилиндр - файл Лаба3.doc


Исследование теплоотдачи при естественной конвекции около горизонтального цилиндр
скачать (40.6 kb.)

Доступные файлы (2):

Лаба3.doc193kb.13.02.2011 18:13скачать
Лаба 3.xls29kb.20.04.2005 02:13скачать

содержание
Загрузка...

Лаба3.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Калининградский государственный технический университет


Кафедра судовых энергетических установок и теплоэнергетики

Теоретические основы теплотехники
Лабораторная работа №3


Исследование теплоотдачи при естественной конвекции около горизонтального цилиндра
Выполнил:
Проверил:


Цель работы: экспериментально определить коэффициент теплоотдачи на поверхности горизонтально расположенного цилиндра при естественной конвекции в неограниченном пространстве и сопоставление результатов опытов с теоретическими данными.
^ Используемое оборудование:
1. экспериментальная установка, состоящая из пульта управления с вмонтированными в него

рабочим участком, контрольно – измерительными приборами, системы электрического

питания.

  1. автотрансформатор (2)

  2. тумблеры подачи напряжения (1,3,4)

  3. ручка регулятора мощности (5)

  4. цифровой вольтметр (6)

  5. переключатель термопар (7)

  6. милливольтметр для измерения термо-ЭДС термопар (8)

  7. многопозиционный переключатель (9)



Таблица 1


Опыт № 1

Опыт № 2

U,В

1,269

1,693

2,119

1,370

1,821

2,269

Tс, °С

22




1,мВ

7,62

10,52

13,42

7,62

10,52

13,42

2,мВ

7,68

10,61

13,55

7,68

10,61

13,55

3,мВ

7,97

11,05

14,12

7,97

11,05

14,12

4,мВ

8,50

11,82

15,14

8,50

11,82

15,14

5,мВ

9,49

13,29

17,09

9,49

13,29

17,09

6,мВ

11,64

16,45

21,27

11,64

16,45

21,27

l,м

1

1

1

1

1

1

d,м

0,05

0,05

0,05

0,02

0,02

0,02

s,м

0,001

0,001

0,001

0,0007

0,0007

0,0007


Обработка результатов измерений
^ 1. Определяется теплота, выделенная на экспериментальном участке в результате пропускания по нему электрического тока:

Q=U2/R

где U – напряжение электрического тока, подаваемого на экспериментальный участок и измеряемое вольтметром в вольтах;

R – электросопротивление трубы:

R=*l/S

где l – длина трубы;

S – площадь поперечного кольцевого сечения трубы:

S=(/4)*(d2-d02),

где d – наружный диаметр трубы;

d0=d-2*s – внутренний диаметр трубы;

s – толщина стенки;


 – удельное электросопротивление материала трубы, для нержавеющей стали, удельное электросопротивление определяется в зависимости от температуры согласно эмпирической зависимости

=7,5*10-7*[(tw+273)/273]0,236,

где tw – средняя температура трубы:

tw=(1/n)*twi

где twi – значение измеряемых температур по контуру поперечного сечения трубы;

n – количество измерений в сечении трубы;

Таблица 2





8,82

12,29

15,77

8,82

12,29

15,77

tw/6, °С

125,71

170,5

213,25

125,71

170,5

213,25

r

8,20E-07

8,41E-07

8,59E-07

8,20E-07

8,41E-07

8,59E-07

d0

4,80E-02

4,80E-02

4,80E-02

1,86E-02

1,86E-02

1,86E-02

S

1,54E-04

1,54E-04

1,54E-04

4,24E-05

4,24E-05

4,24E-05

R

5,33E-03

5,47E-03

5,59E-03

1,93E-02

1,98E-02

2,03E-02

Q

302,11

524,38

803,83

97,08

167,27

254,11


^ 2. Определяется теплота, отдаваемая поверхностью трубы в окружающее пространство посредством излучения согласно закону Стефана-Больцмана:

Qи=5,67**F*[(Tw/100)4-(Tf/100)4]

где =0,6 – степень черноты;

Тw – средняя по контуру поперечного сечения температура поверхности трубы, измеренная в Кельвинах;

Тf – температура среды в Кельвинах;

F – площадь наружной поверхности трубы: F=*d*l

Таблица 3


F

0,157

0,157

0,157

0,063

0,063

0,063

Qи

94,53

166,19

258,14

37,81

66,47

103,26


^ 3. Теплота, отдаваемая поверхностью трубы посредством конвекции Qк, плотность теплового потока qw:

Qк=Q-Qи

qw=Q/F Таблица 4

Qk

207,58

358,19

545,69

59,27

100,79

150,86

qw

1924,28

3340,00

5119,91

1545,91

2663,49

4046,40

^ 4. Определяется плотность теплового потока на поверхности трубы, обусловленная теплообменом, посредством естественной конвекции:

qw=Qк/F=(Q-Qи)/(*d*l)

[qw]=Вт/м2

Таблица 5

qw

1322,19

2281,48

3475,72

943,83

1604,98

2402,21

^ 5. Для каждого температурного режима определяется среднее (по контуру поперечного сечения трубы) значение коэффициента теплоотдачи согласно формуле Ньютона:

=qw/(Tw-Tf)

[]=Вт/м2

Таблица 6




Опыт 1

Опыт 2

a

12,75

15,36

18,17

9,10

10,81

12,56

^ 6. Определяются критерии подобия:

Nuf=*d/,

Grf=[g**d3*f2*(Tw-Tf)]/f2

Prf=f/af

где в качестве определяемой температуры используется температура среды Тf;

Prf=0,7 – критерий Прандтля;

g=9,81м/с2 – ускорение свободного падения;

 – коэффициент объемного расширения;

=1/Тf

f – плотность воздуха, определяемая из уравнения состояния;

f=p0/R*Tf

где р0 – давление окружающей среды в Паскалях;

R=287 Дж/кг*К – газовая постоянная воздуха;

f – теплопроводность [Вт/м*К];

f – динамическая вязкость определяемые в зависимости от температуры среды по эмпирическим зависимостям [нс/м2];

f=0,0245*(Tf/273)0,82

f=1,72*10-5*(Tf/273)0,683


b

0,0034

rf

1,196

mf

1,814E-05

lf

0,026


Таблица 6




Опыт 1

Опыт 2

Nu

24,416

29,423

34,805

6,972

8,280

9,622

Grf

1876519,6

2686946,0

3460460,7

120097,3

171964,5

221469,5

Prf

0,7

 

 

 

 

 


Nu

24,416

29,423

34,805

6,972

8,280

9,622

Gr*Pr

1,31E+06

1,88E+06

2,42E+06

8,41E+04

1,20E+05

1,55E+05


7. В логарифмических координатах строится зависимость lgNuf=f[lg(Grf*Prf)] для среднего (по

контуру поперечного сечения трубы) значения критерия Нуссельта. На зависимость

наносятся соответствующие экспериментальные значения.


Для I опыта:



Для II опыта:



Для I опыта:
lgNuf=f[lg(Grf*Prf)]
1. lg(24,416)=f[lg()]

2. lg(29,423)=f[lg()]

3. lg(34,805)=f[lg()]
Для II опыта:
lgNuf=f[lg(Grf*Prf)]
1. lg(6,972)=f[lg()]

2. lg(8,280)=f[lg()]

3. lg(9,622)=f[lg()]

Вывод: экспериментально определили коэффициент теплоотдачи на поверхности горизонтально расположенного цилиндра при естественной конвекции в неограниченном пространстве, определили критерии подобия и построили в логарифмических координатах зависимость lgNuf=f[lg(Grf*Prf)]


Скачать файл (40.6 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации