Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха
Теплоотдача и ее характеристики. Определение значения коэффициента теплоотдачи для горизонтальной трубы при свободном движении воздуха, зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора. Обработка результатов опыта в критериальном виде.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.05.2015 |
| Размер файла | 193,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Иркутский Государственный Технический Университет
Кафедра теплоэнергетики
Лабораторная работа
Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха
Выполнил: Максимова Т.Г.
Проверил: Эйзлер А.М.
Иркутск 2015 г.
Цель работы - углубление знаний по теории теплоотдачи при свободном движении жидкости или газа (естественно конвекции),ознакомление с методикой опытного исследования процесса и обработки экспериментальных данных в критериальном виде.
Задание
1. Определить значение коэффициента теплоотдачи для горизонтальной трубы при свободном движении воздуха.
2. Установить зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора, построить график .
3. Обработать результаты опыта в критериальном виде.
Общие сведения
Свободное движение - движение, которое возникает вследствие разности плотностей нагретых и холодных областей жидкости или газа. Такое движение возникает возле тела, если его температура отличается от температуры окружающей среды. В данной работе нагретая труба находится в воздухе. Вокруг трубы устанавливается неравномерное распределение температуры и возникает свободное движение воздуха. По мере нагревания воздуха его плотность уменьшается, и он поднимается вверх (всплывает), а на его место поступает свежий, более холодный и плотный. При этом, воспринятая частица воздуха от трубы, переносится ими в окружающее пространство естественной конвекции.
Теплоотдача - это теплообмен между поверхностью твердого тела и движущимся теплоносителем (жидкостью или газом). Интенсивность теплоотдачи зависит от разности температур тела и окружающей среды (температурного режима), от режима движения среды и ее физических свойств, от формы тела и его расположения в пространстве.
Интенсивность теплоотдачи характеризуется коэффициентом теплоотдачи значение которого определяются по уравнению Ньютона - Рихмана:
Описание установки и порядок проведения работы
Опытная установка (рис.1) размещена в большой комнате с достаточно устойчивой температурой. Объектом исследования является труба, расположенная горизонтально. Внутри трубы помещен электронагреватель. Для измерения температуры теплоотдающей поверхности в стыке трубы заложены одиннадцать хромель - алюмелевых термопар. Переключатель термопар служит для поочередного присоединения каждой термопары и милливольтметру. Опыты проводятся при различных значениях мощности нагревателя, которая регулируется изменением напряжения при помощи лабораторного автотрансформатора в соответствии с выбранным тепловым режимом. Для измерения мощности подключены вольтметр и амперметр.
теплоотдача движение воздух температурный
Рис.1. Схема опытной установки для определения коэффициента теплоотдачи:
1. Нагреваемая труба;
2. Электронагреватель;
3. Термопары;
4. Амперметр;
5. Вольтметр;
6. Милливольтметр;
7. Лабораторный автотрансформатор.
После установления заданного режима производят замеры температур поверхности трубы. Порядок измерения температур: поочерёдно подключают переключателем каждую термопару к милливольтметру. Показания записываются каждые 10 минут.
Замеры производят до установившегося теплового состояния системы. Одновременно записывается температура окружающей среды по ртутному термометру (вдали от опытной установки).
Для перехода на новый режим необходимо изменить мощность электронагревателя в соответствии с заданным режимом и снова повторить наблюдения.
Обработка результатов опыта
Коэффициент теплоотдачи определяется из уравнения Ньютона - Рихмана:
где: - коэффициент теплоотдачи от поверхности трубы к воздуху, Вт/(м2*К); - тепловой поток, передаваемый трубой конвективным теплообменом (теплоотдачей), Вт; ?Т = - температурный напор; = - средняя температура стенки трубы, є С; F = р*d*L - поверхность трубы, м2; d и L - диаметр и длина трубы, м.
Тепловой поток, передаваемый поверхностью трубы путём теплоотдачи:
где: Q - полный тепловой поток; - передаваемый поверхностью трубы во внешнюю среду путём теплоотдачи; - лучеиспускания.
Полный тепловой поток определяется по мощности потребляемой электронагревателем:
где: W - мощность электронагревателя; I - сила тока; U - напряжение.
Тепловой поток, передаваемый трубой путём теплового излучения:
где: = е1*е2* приведённый коэффициент лучеиспускания, Вт/(м2*К4); е1 =0,8 и е2 = 0,9 - степени черноты стальной трубки и штукатурки; = 5,67 - коэффициент лучеиспускания абсолютно чёрного тела, Вт/(м2*К4); = + 273,16 - средняя температура поверхности трубы, К; = +273,16 - температура окружающего воздуха, К; F -поверхность трубки, м2.
Значение коэффициента теплоотдачи определяются для заданных режимов, после чего строится график
бк = f(?t), где ?Т = .
Для распространения полученных результатов на другие подобные процессы необходимо данные эксперимента обобщить в критериальном виде:
где = - критерий Нуссельта; = g*в*d3?Т/ v2 - критерий Грасгофа; = v/a - критерий Прандтля. Здесь коэффициент теплоотдачи - значение, полученное в работе, Вт/(м2*К); d - диаметр трубы (определяющий размер), м; - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м*К); g - ускорение силы тяжести, м/с2; в = 1/(273+) - температурный коэффициент объёмного расширения среды, К-1; = 0,5*() - средняя температура пограничного слоя на поверхности трубы, є С; ?Т =- температурный напор, К; м - коэффициент кинематической вязкости воздуха, м2/с; а - коэффициент температуропроводности воздуха, м2/с. Постоянные с и n определяются в зависимости от величины произведения критериев
|
с |
n |
Режим |
||
|
5*102/2*107 |
0,54 |
0,25 |
Ламинарный |
|
|
От 2*107 |
0,135 |
0,333 |
Турбулентный |
|
Режим |
Время |
Сила тока I,A |
Напряжение U,B |
Показания температур, ?С |
Размер трубы |
||||||||||||
|
Длина L,м |
Диаметр d,м |
||||||||||||||||
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание процесса передачи тепла от нагретого твердого тела к газообразному теплоносителю. Определение конвективного коэффициента теплоотдачи экспериментальным методом и с помощью теории подобия. Определение чисел подобия Нуссельта, Грасгофа и Прандтля.
реферат [87,8 K], добавлен 02.02.2012Сущность метода определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка.
лабораторная работа [545,9 K], добавлен 19.06.2014Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителей; естественной конвекции, изменении агрегатного состояния вещества. Движение жидкости около горизонтальной и вертикальной поверхности. Значения коэффициента теплоотдачи для разных случаев теплообмена.
презентация [1,3 M], добавлен 24.06.2014Определение коэффициента теплоотдачи при сложном теплообмене. Обмен теплотой поверхности твёрдого тела и текучей среды. Использование уравнения Ньютона–Рихмана при решении практических задач конвективного теплообмена. Стационарный тепловой режим.
лабораторная работа [67,0 K], добавлен 29.04.2015Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.
контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015Механизм процесса теплоотдачи при кипении воды. Зависимость теплового потока от температурного напора (кривая кипения). Описание устройства измерительного участка. Измерение теплового потока и температурного напора. Источники погрешностей эксперимента.
лабораторная работа [163,2 K], добавлен 01.12.2011Моделирование процессов конвективного теплообмена. "Вырождение" критериев подобия. Определение средней скорости жидкости в трубе. Теплоотдача при продольном обтекании горизонтальной поверхности. Изменение коэффициента теплоотдачи вдоль пластины.
презентация [175,2 K], добавлен 18.10.2013Экспериментальное изучение теплоотдачи конвекцией от вертикального цилиндра к закрученному потоку воздуха в циклонной камере. Расчет статистических показателей, характеризующих отклонение опытных точек от рекомендуемой зависимости, оценка погрешностей.
курсовая работа [982,8 K], добавлен 20.07.2014Расчёт состояния и параметров пара в начале и конце процесса, коэффициента теплоотдачи у поверхности панели. Расчёт газовой постоянной воздуха, молекулярной массы и количества теплоты. H-d-диаграмма влажного воздуха. Понятие конвективного теплообмена.
контрольная работа [336,5 K], добавлен 02.03.2014Методы расчёта коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи. Вычисление расчётного значения коэффициента теплопередачи. Определение опытного значения коэффициента теплопередачи и сопоставление его значения с расчётным. Физические свойства теплоносителя.
лабораторная работа [53,3 K], добавлен 23.09.2011Понятие конвективного теплообмена (теплоотдачи). Схема изменения температуры среды при конвективном теплообмене. Система уравнений, которая описывает конвективный перенос. Основной закон теплоотдачи, расчет ее коэффициента. Критерии теплового подобия.
презентация [207,9 K], добавлен 28.09.2013Определение конвективного удельного теплового потока. Нахождение значения коэффициента теплоотдачи от газа к стенке. Определение и расчет степени черноты продуктов сгорания, подогрева охладителя и средней температуры охладителя на каждом участке.
курсовая работа [381,4 K], добавлен 05.12.2010Методика и характеристика основных этапов расчёта ребристого радиатора при естественном воздушном охлаждении для транзистора 2Т808А заданной мощности 15 Вт. Определение необходимого напора внутри радиатора, температуры среды и коэффициента теплоотдачи.
реферат [12,0 K], добавлен 10.11.2009Обработка и анализ результатов экспериментального исследования теплоотдачи конвекцией от вертикального цилиндра к закрученному потоку воздуха в циклонной камере. Оценка степени достоверности результатов обработки и погрешности полученных измерений.
курсовая работа [126,0 K], добавлен 12.09.2010Безотрывное обтекание трубы. Теплоотдача при поперечном обтекании трубы. Отрыв турбулентного и ламинарного пограничных слоев от цилиндра. Анализ изменения коэффициента теплоотдачи по рядам трубных пучков. Режимы движения жидкости в трубном пучке.
презентация [182,0 K], добавлен 18.10.2013Сущность метода Стокса по определению коэффициента вязкости. Определение сил, действующих на шарик при его движении в жидкости. Оценка зависимости коэффициента внутреннего трения жидкостей от температуры. Изучение ламинарных и турбулентных течений.
лабораторная работа [1001,4 K], добавлен 15.10.2010Контактный и пирометрический методы измерения теплового поля тонких полосковых проводников. Экспериментальное измерение температурного поля и коэффициента теплоотдачи полосковых проводников пирометрическим методом с помощью ИК-термографа SAT-S160.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.09.2014Основное назначение парогенератора ПГВ-1000, особенности теплового расчета поверхности нагрева. Способы определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к рабочему телу. Этапы расчета коллектора подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева.
курсовая работа [183,2 K], добавлен 10.11.2012Выполнение гидравлического вычисления системы теплоснабжения от центрального теплового пункта. Типовой расчет горячего водоснабжения. Определение коэффициена теплоотдачи в межтрубном пространстве и среднего температурного напора в теплообменнике.
курсовая работа [859,3 K], добавлен 15.02.2014Основные понятия конвективного теплообмена: конвекция, коэффициент теплоотдачи, термическое сопротивление теплоотдачи, сущность процессов теплообмена. Циклонные топки для сжигания дробленого угля. Характеристики газообразного топлива, доменного газа.
контрольная работа [122,9 K], добавлен 25.10.2009
