Другие предметы \ Технологии производства

Определение коэффициента теплоотдачи горизонтального цилиндра при внешней естественной конвекции воздуха. Критерий Нуссельта, страница 3

Рассчитаем, количество тепла Q, выделившегося внутри трубы по закону Джоуля - Ленца с помощью формулы (7):

(7)

где

I - сила тока, А;

U - напряжение, В.

Q1 =50·0,5 = 25 Вт;

Q2 = 80·1,05 = 84 Вт;

Q3 = 100·1,3 = 130 Вт.

Затем вычислил площадь поверхности трубы по формуле (8):

(8)

где

dнар - диаметр трубы, м;

l - длина трубы, м.

Характеристики медной трубы:

d = 6,3 см;

l = 72 см;

F = 3,14·0,063·0,72 = 0,14 м2.

Рассчитаем количество теплоты, переданное излучением по формуле (9):

(9)

где

С - коэффициент излучения, равный 1 Вт/(м2∙K);

F - поверхность трубы, м2;

ε - степень черноты медной трубы, равная 0,78;

T - температура, К.

Тепло переданное конвекцией:

 

(10)

Qполн; Вт

Qизл(ср); Вт

Qк(ср); Вт

25

21,78

3,22

84

36,4

47,6

130

64,05

65,95

По формуле (6) определили коэффициент теплоотдачи αизл излучением для каждого из напряжений:

При 50 В:

При 80 В:

При 100 В:

αср = 9,5 Вт/м2ˑК

αср = 21,1 Вт/м2ˑК

αср = 19,9 Вт/м2ˑК

Затем определили коэффициент теплоотдачи αк конвекцией:

(11)

Построил график зависимости температурного напора от коэффициента теплоотдачи ∆t(α), график 1

  Рисунок 1    

Определил произведение (GrˑPr). Справочные данные берём при температуре tср = 24,6 °C

Для этого по уравнению (3) определил Pr:

Исходя из этого:

Рассчитал число Грасгофа по формуле (4):

Следовательно, произведение (GrˑPr) составило:

Пользуясь таблицей 1, установил, что в работе преобладал 2-ой режим переноса. В этом случае, критериальное уравнение имеет вид:

Коэффициент теплоотдачи αк конвекцией, найденный по формуле (11) составил:

αк = 1,01 Вт/м2ˑК

Полный коэффициент коэффициент теплоотдачи нашли путём сложения коэффициента теплоотдачи конвекцией и излучением при соответствующем напряжении

При 50 В:

При 80 В:

При 100 В:

αполн = 10,45 Вт/м2ˑК

αполн = 22,07 Вт/м2ˑК

αполн = 20,89 Вт/м2ˑК

Вывод

В ходе работы была представлена зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора (рисунок 1), был определён общий вид критериального уравнения, а также был рассчитан коэффициент теплоотдачи, равный 10,45; 22,07; 20,89 Вт/м2ˑК при 50, 80, 100 В соответственно. Сравнивая тепло, выделившееся внутри трубы и тепло, выделившееся с поверхности трубы, можно сделать вывод, что первое значительно больше, чем второе.

Скачать файл