Изучение средней теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении воздуха (Лабораторная работа № 7), страница 2

                                        (7.7.2)

                                                 (7.7.3)

e_t = 1 для газов при небольших значениях Т_с/Т_ж.

   Постоянные с и n зависят от характера движения жидкости в пограничном слое.

   Около горизонтальных труб в широком диапазоне изменения Dt и d сохраняется ламинарное движение жидкости. При этом для расчета средних по периметру коэффициентов теплоотдачи рекомендуется следующая формула:

                                     (7.8)

которая справедлива в области:       

                       

Схема и описание установки

Описание установки

рис. 7.1

установка для исследования теплоотдачи

горизонтальной трубы в потоке воздуха.

   Тонкостенная труба 1 из нержавеющей стали диаметром 8 мм, толщиной стенки 0,3 мм, длинной 450 мм нагревается проходящей через нее электрическим током. Ток подается через БУ, включающей в себя понижающий трансформатор 6 и регулятор напряжения 5, и фланцам 2 припаянным к концам опытной трубки.

   Подводимая мощность регулируется на стороне высокого напряжения автотрансформатором 7. Регулирование мощности позволяет измерять в опытах температурный напор между поверхностью трубы и окружающим воздухом в широких пределах. Мощность определяется по току и электрическому сопротивлению материала опытной трубки. Измерение тока осуществляется через трансформатор тока узкопрофильным амперметром 7. Температура поверхности по длине опытной трубки является практически постоянной. Она изменяется по окружности трубы, т. к. в этом направлении переменны толщина пограничного слоя и местный коэффициент теплоотдачи. Температура поверхности трубы измеряется в пяти сечениях хромель - алюмелевыми дифференциальными термопарами 8 равномерно распределенными по ее длине. Электроды термопар выведены наружу через полые камеры токоподводящих фланцев к механическому переключателю 4. Общий для всех термопар холодный спай термостатируется при температуре окружающего воздуха. Термо-ЭДС термопар измеряется цифровым вольтметром 3. Определение температуры по термо-ЭДС термопар осуществляется по таблице 3.4 стр. 88.

Данные установки

d_в =7,4 мм

d_н = 8 мм

l = 450 мм - длина рабочего участка;

R₀ = 4,7·10^-2 Ом - электрическое сопротивление трубки при 10⁰С;

А = 0,08 Вт/К - коэффициент тепловых потерь;

К = 20 - коэффициент перевода;

l₁ = 75 мм - расстояние между термопарами.

Таблица измерений

Номер опыта	ei ср , мВ	Dti , 0C	ii , A	tж , 0C
1	2,93	72	3,5	24
2	3,34	82	4	24
3	3,76	92	4,5	24
4	4,18	102	5	24

Обработка результатов измерений

При значениях i_i проводим замеры термо-ЭДС в пяти точках с помощью механического переключателя т. е. снимаем показания с мильтивольтметра. Определяем среднее значение термо-ЭДС термопар для каждого опыта (см. таблицу).

   По таблице 3.4 стр. 88 практикума по тех. термодинамике определяем средний температурный напор (см. таблицу).

   По графику зависимости электрического сопротивления материала от температуры определяем соотношением (R_t/R₀)_i для каждого опыта.

Расчет

   1)Определяем среднюю температуру теплоотдающей поверхности по формуле 7.4:

   2)Определяем ток в цепи трубки по формуле:

    3)Определяем плотность теплового потока, обусловленную электротепловыделением стенки трубки по формуле 7.3:

 

4)Определяем плотность потока теплового излучения поверхности теплообмена в окружающем пространстве 7.6:

5)Определяем среднее значение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции воздуха по 7.1:

6)Результаты обработки опытных данных представляем в безразмерной форме:     

     

   7)Определяем значение Nu  для всех опытов по формуле:

   8)Из формулы 7.7.1 определяем l для всех опытов:

    

   9)Оценим погрешность измерения коэффициента теплоотдачи по формуле:

   для четвертого опыта.

   где