Определение величины коэффициента теплоотдачи от горизонтально расположенных труб

Цель работы:

            Опытным путем определить величину коэффициента теплоотдачи от горизонтально расположенных труб различного диаметра к воздуху при его свободном движении.

            Под свободным движением (конвекцией) понимают движение жидкости под действием разности плотностей нагретых и холодных частей жидкости, находящихся в поле сил тяжести. Таким образом, свободное движение непосредственно связано с теплообменом.

            В   случае   горизонтальной   трубы,   расположенной   в   воздухе, температура поверхности, которой t_c больше температуры воздуха t_ж возникают восходящие потоки воздуха. В общем случае интенсивность такого движения, а следовательно, и теплоотдача зависит от природы жидкости, разности температур формы, размеров и положения тела в пространстве. Если объем жидкости настолько велик, что свободное движение, возникающее у поверхности других тел, расположенных в этом объеме, не сказывается на рассматриваемом течении, то считается, что свободная конвекция происходит в неограниченном пространстве.

            Для горизонтальных труб коэффициент теплоотдачи при свободном движении жидкости в неограниченном пространстве может быть рассчитан из следующего уравнения подобия:

Для воздуха эту формулу можно упростить и представить в виде:

Экспериментальная установка:

            Основными элементами её являются три горизонтальных трубки разного диаметра, чем достигается широкое изменение критерия Грасгофа (Gr) .

            Внутри каждой трубки помещен электрический нагреватель, включение которого производится выключателем через автотрансформатор, служащий для изменения интенсивности нагрева. Мощность каждого нагревателя (тепловой поток, выделяемый в каждой трубке) определяется по показаниям ваттметра. Измерение температуры наружной поверхности трубок производится медьконстантановыми термопарами, подключёнными через переключатель к милливольтметру. Холодные спаи термопар помещаются в термостат. Температура воздуха измеряется лабораторным ртутным термометром.

Расчёт:

                                                               

№ п/п	Величина	1- я  труба		2-я труба		3-я труба
		1	2	1	2	1	2
1	Мощность  электронагревателя, Вт (тепловой поток) №=О, Вт
2	Температура воздуха t, С
3	Показания термопар, Е1 Е2 Е3
4	Температура стенки, С
5	Средняя температура стенки, С

№ п/п	Величина	1-я труба		2-я труба		3-я труба
		1	2	1	2	1	2
1	Суммарный коэффициент теплоотдачи
2	Коэффициент теплоотдачи излучением
3	Коэффициент теплоотдачи конвекцией
4	Коэффициент кинематической вязкости
5	Коэффициент теплопроводности воздуха
6	Коэффициент объемного расширения воздуха
7	Разность температур
8	Число Грасгофа
9
10	Число Нуссельта
11

Вывод: