Министерство образования Российской Федерации
Волжский филиал Московского энергетического института
(Технического университета)
Кафедра промышленной теплоэнергетики
Лаборатория ТОТ
по курсу « Тепломассообмен »
Местная теплоотдача при турбулентном движении воздуха в трубке.
Студент Баранов А. Н.
Группа АТП-1-00
Преподаватель Шевцова С. Б.
1. Цель работы.
Ознакомление с методом определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Провести измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка. Выявить влияние скорости движения воздуха. Обработка опытных данных в критериальном виде.
2. Назначение работы.
Работа посвящена изучению основных закономерностей
теплоотдачи при турбулентном движении воздуха в равномерно обогреваемой круглой
трубе (
). Найти зависимость предельного числа
Нуссельта от числа Рейнольдса.
3. Теоретические основы работы.
Теория конвективного
теплообмена рассматривает процессы переноса теплоты в движущихся жидкостях и
газах, течение жидкости может быть ламинарным и турбулентным. О режиме течения
судят по значению числа Рейнольдса.
(1)
Развитое турбулентное течение в трубах
устанавливается при 
.
При постоянных физических свойствах жидкости после заполнения устанавливается постоянное распределение скорости, характерное для данного режима течения.
Расстояние, отсчитываемое от входа до сечения,
соответствующего слияния пограничного слоя, называется длиной
гидродинамического начального участка (участка гидродинамической стабилизации).
При 
практически с самого начала развивается
турбулентный пограничный слой.
На некотором расстоянии от входа, равном 
, тепловой пограничный слой заполняет все
сечение трубы и вся жидкость учасвствует в теплообмене. -
начальный тепловой участок, участок термической стабилизации.
Длина начального теплового участка () зависит от большого количества факторов:
от коэффициента теплопроводности, наличия гидродинамической стабилизации, числа
Рейнольдса, распределения температур на входе и т. п.
Теория показывает, что в случае :
 |
(2)
, а –
диаметр трубы.
В каждом опыте надо
определить несколько значений коэффициента теплоотдачи:
(3)
где 
;
- напряжение, подаваемое на стенку
трубы, В;
- электрическое сопротивление трубки, Ом;
- коэффициент тепловых потерь, Вт/К;
- коэффициент
перевода.
В интервале температур (0ºС, 50ºС) для термопар типа
ХД термоЭДС практически линейно зависит от температуры, то есть 
.
Средняя скорость воздуха определяется по формуле:
 |
(4)
-
расход воздуха , кг/с; 
-
среднемассовая температура воздуха на входе и выходе участка.
Уравнение подобия имеет вид:
 |
(5)
где 
.
Для воздуха число Прандтля практически постоянно и зависимость предельного Nu от Pr в данной работе получить невозможно.
Требуется найти зависимость предельного 
от Re, которую
можно представить в виде:
(6)
Задача сводится к отысканию С и n.
4. Описание установки.
Опытный участок представляет собой тонкостенную трубу (1) из нержавеющей стали с прикрепленными к ней с двух концов цилиндрическими камерами (2) и (3) из органического стекла. Движение воздуха по трубе осуществляется газодувкой центробежного типа (5), приводимой в движение электродвигателем (6) постоянного тока. Электродвигатель через выпрямитель (7) и регулятор напряжения (8) полключен к сети переменного тока. С помощью регулятора напряжения можно изменять частоту вращения ротора электродвигателя, соответственно расход воздуха.
Опытная трубка (1) при помощи токоведущих проводов подключена к понижающему низковольтному трансформатору (10), первичная обмотка которого через регулятор напряжения (11) соединена с сетью переменного тока 220 В. Во время проведения опыта постенке трубки (1) протекает электрический ток, сила которого может изменяться регулятором напряжения (8).
Схема установки.
Напряжение на
опытной трубке измеряется цифровым вольтметром (4).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
