Определение коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции квазистационарным методом

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра «ТТМ и ЭМ»

Лабораторная работа № 4 по теплотехнике

«Определение коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции квазистационарным методом»

Проверил: проф.                                      Выполнил: ст. гр. М-211

_________Мухин В.А.                                     _________Петров Е.Д.

_________                                                      _________

Новосибирск, 2006

Лабораторная работа №4

Цель работы: изучение процесса теплоотдачи в условиях свободной конвекции; ознакомление с квазистационарным методом экспериментального определения коэффициента теплоотдачи; освоение методики критериальной обработки опытных данных.

Общие положения

Критериальное уравнение для средней теплоотдачи от вертикального цилиндра в условиях свободного движения газа при ламинарном режиме (10³<Gr<10⁹) имеет вид (для граничных условий t_ст=const):

Nu _f = 0.73(Gr _f*Pr _f)^0.25.

Физические свойства выбираются по температуре за пределами движущегося слоя газа вдали от тела t _f.

При турбулентном течении газа (Gr*Pr>10⁹) средняя теплоотдача вычисляется по формуле:

Nu _f = 0.15(Gr _f*Pr _f)^0.33.

Описание экспериментальной установки

Коэффициент теплоотдачи определяется на боковой поверхности вертикального алюминиевого цилиндрического калориметра 1, помещённого на теплоизоляционную подставку 2. Внутрь его заливается вода, сверху калориметр закрывается крышкой 3, также изготовленной из теплоизоляционного материала. Через отверстия в крышке внутрь калориметра вводятся мешалка 4 и термопара 5 для измерения температуры жидкости. ЭДС термопары измеряется милливольтметром 6.

Таблица

График

Расчёт

Тепловой поток: Q=C_Δt/ τ _Δ

Темп охлаждения: t/ τ _Δ=4/720=0.005

С=С_Al*М_Al+C_в*М_в

С=420*0.72+4200*0.411=2028 Дж/К

Q=2028*0.005=10.14 Вт

t_ст=66 ⁰C

t₀=24 ⁰C

F=πdH=3.14*0.06*0.25=0.047 м²

_Δt=42⁰С

Gr*Pr>10⁹ – турбулентный режим

Gr*Pr<10⁹ – ламинарный режим

Pr=ν/a=0.72

Gr*Pr=0.72*9.5*10⁷=6.84*10⁷ – ламинарный режим

Nu=C(6.84*10⁷)ⁿ=0.76(6.84*10⁷)^0.25=69

Nu=α_конв*Н/λ

Т₁=66+273=339 К

Т₂+24+273=297 К

С₀=5.67

Е=0.05