Определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободной конвекции

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа 2

Определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободной конвекции

Цель работы - изучить физическую сущность конвективного теплообмена путем экспериментального определения коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы к свободному потоку воздуха.

Задачи:

1) изучить установку и собрать электрическую схему;

2) ознакомиться с методикой выполнения лабораторной работы;

3) провести испытания на напряжении 200-220 В;

4) обработать экспериментальный материал и определить значение коэффициента теплоотдачи для горизонтальной трубы при свободной конвенции воздуха;

5) представить результаты эксперимента в виде графической зависимости где - угол установки термопары.

Установка (рис. 1) состоит из горизонтальной стальной трубы и длиной . На поверхности трубы по винтовой линии через каждые 60 градусов зачеканено шесть хром-аллюминиевых термопар. Внутри трубы смонтирован трубчатый электронагреватель (ТЭН) с мощностью 800 Вт. Промежуточное значение мощности ТЭНа устанавливается с помощью автотрансформатора типа ЛАТР изменяющего подаваемое на ТЭН напряжение.

Общее количество тепла, выделяемое нагревателем при прохождении по нему тока, отдается с боковой поверхности и торцов трубы конвекцией и лучеиспусканием, причем торцы трубы для уменьшения теплопотерь изолированы.

Для уменьшения влияния теплопотерь с торцов трубы на результаты опыта крайние термопары установлены на расстоянии пяти наружных диаметров трубы от ее торцов. В этом случае можно считать, что тепло, выделяемое нагревателем, рассеивается только боковой поверхностью рабочего участка трубы, длина которого определяется из выражения .

Рисунок 1. Схема лабораторной установки

физический труба температура теплообмен

Уравнение теплового баланса рабочего участка в установленном тепловом режиме имеет вид:

В_Т

В этом выражении

- тепло, выделяемое участком нагревателя в рабочей части трубы, Вт;

- количество тепла, рассеиваемое соответственно конвекцией и лучеиспусканием, Вт;

- коэффициент теплоотдачи конвекцией, Вт/м² К;

- поверхность рабочего участка трубы, м²;

- температура стенки трубы, усредненная, К;

- температура окружающей среды, К;

- коэффициент излучения, Вт/(м² К).

Учитывая, что поверхность окружающих тел бесконечно величина по отношению к поверхности трубы, коэффициент излучения С можно применять равным коэффициенту излучения трубы (для стали = 3,5 Bт/(м² К).

За расчетную температуру поверхности трубы принимают среднюю арифметическую температуру, поскольку каждая из термопар дает локальную температуру, зависящую от характера движения воздуха около соответствующего участка трубы.

, К

Количество тепла, выделяемого на рабочем участке нагревателя, имеющего строго линейное по длине сопротивление.

, Вт

Последовательность выполнения работы

1) Ознакомиться с установкой и собрать её электрическую схему.

2) Под наблюдением преподавателя включить установку и по показаниям термопары №3 контролировать установление стационарного режима на напряжении 200-220 В, Строго соблюдать правила электробезопасности.

3) Снять показания термопар. Замеры производить последовательно по всем термопарам дважды (трижды) на каждом температурном режиме. Перед каждым циклом измерений определить температуру колодных спаев (температуру окружающей среды).

4) Данные замеров занести в журнал испытаний.

Обработка результатов

1. С помощью градуировочной таблицы КА термопары произвести пересчет замеренных потенциометром милливольт в градусы Цельсия с прибавлением температуры холодных спаев.

2. Определить среднее значение температуры стенки трубы в данном режиме по шкале Кельвина.

3. Определить поверхность рабочего участка трубы

,

4. Рассчитывается мощность, рассеиваемая рабочим участком трубы

5. Определяется искомый коэффициент теплоотдачи (из выражения 1.2)

,. Bт/ м² К

Журнал испытаний горизонтальной трубы при свободной конвекции воздуха.

Размещено на Allbest.ru