Дослiдження нагрiву зразкiв I теплообмiну

В ЕЛЕКТРИЧНIЙ МУФЕЛЬНIЙ ПЕЧI

Теплообмiн мiж двома твердими тiлами, роздiленими промiннопрозорим середовищем, проходить, головним чином, випромiнюванням i описується рівнянням, Вт/м²:

 

q = (8.1.)

 

де q - тепловий потік, Вт/м ;

C _пр – зведений коефiцiєнт випромінювання, Вт/(м ·К)⁴;

Т_пiч - температура печi, K;

Т_зр - середня температура зразка в iнтервалі температур, К.

Зведений коефiцєнт випромiнювання пiдраховують згiдно з рiвнянням, Вт/(м ·К⁴);

, (8.2.)

 

де eзр, eкл - вiдповiдно ступенi чорноти поверхні зразка, яка дорiвнює 0.85, i футеровки, яка дорiвнює 0.9;

F_зр, F_кл - площа поверхні нагріву відповідно зразка i футерівки печі, м .

Теплообмiн можна розрахувати по, так званій, конвекцiйнiй формулi:

 

q = a (t_пiч - t_зр), Вт/м², (8.3.)

 

де a - сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м ·К);

tпiч - температура печі, °C;

tзр - середня температура зразка, °C.

 

Методика визначення i розрахунку параметрiв

Теплообмiну в печi

Нагрiв зразкiв проводиться в електричнiй муфельнiй печi лабораторного типу (рис. 8.1). Випромiнюючими поверхнями печi є стiнки муфеля 1. Тiлами, що нагрiваються, є цилiндричнi зразки 2 дiаметром 60 мм i довжиною 210 мм, виробленi з шамотної маси.

Температуру зразкiв i печi вимiрюють за допомогою хромель-алюмелевих термопар, встановлених на осi 3 i на поверхнi зразка 4,5, на поді 6 i на склепiннi печі 7.

 

Рис. 7.1. Схема приладу

 

Порядок виконання роботи

Зразок розташовують в печi на дротянiй пiдставцi i нагрiвають при постiйнiй температурi печi (tпiч=соnst), яка пiдтримується за допомогою реостату i автоматичного перiодичного вмикання i вимикання нагрiвачiв. Пiч треба розiгрiти до температури 650-800°С, потiм швидко завантажити зразок з вмонтованими термопарами i вимiряти температуру печi i зразка. За постiйну температуру приймають температуру, яка встановлюється пiсля завантаження зразка у пiч.

Початок вiдлiку часу вести з моменту повного завантаження зразків в піч. Температуру в зразках вимiрюють спочатку 10 разiв через 1 хвилину, а потiм через 3 хвилини доти, доки рiзниця температур мiж поверхнею і центром не до-сягне 30°С. Результати вимiрiв заносять в журнал дослiджень (табл. 8.1).

 

Таблиця 8.1.

Журнал досліджень

 

№№ дос-лiду	Час, хви-лин	Температура печі tпiч,°C	Температура поверхнi зразка, tпов, ^0C	Температура середини зразка, tос,°С	Рiзнiця температур поверхнi i середини зразка, Dt,°C
Точка 7	Точка 8	Середня	Точка 4	Точка 5	Середня

 

За даними дослiдів будують графiк змiни температур в печi i температур зразка, на якому по осi абсцис вiдкладають час, а по осi ординат – температуру (рис.8.2.).

 

Рис. 8.2. Температурний графік процесів теплообміну в печі

 

 

Обробка результатів досліду

Отриманий графiк дiлять на три ділянки, приблизно рiвних за часом. Для кожної дiлянки (на початку i в кiнцi) розраховують:

- тепловi потоки (8.1; 8.2);

- коефiцiєнти тепловiддачі (8.3).

Значення теплових потокiв (Вт/м ) i коефiцiєнтiв тепловiддачi (Bт/м ·К) складають відповідно:

на початку першої ділянки:

 

q₀ = C_звед [(T_пiч /100) - (T_n0 /100) ];

 

a₀ = q₀ /(t_пiч - t_n0);

 

в кiнцi першої ділянки:

 

q₁ = C_звед [(T_пiч /100) - (T_n1 /100) ];

 

a₁ = q₁ /(t _пiч - t_n1);

 

в кiнцi другої ділянки:

 

q2 = C_звед [(T_пiч /100) - (T_n2 /100) ];

 

a2 = q2 /(t_пiч – t_n2);

 

в кiнцi третьої ділянки:

 

q3 = C_звед [(T_пiч /100) - (T_n3 /100) ];

 

a3 = q3 /(t_пiч - t_n3).

 

За даними розрахунку будують графiки зміни теплових потокiв q = f(t) i коефiцiєнтiв тепловiддачi a = f(t) (рис. 8.3).

 

Рис. 8.3. Графік зміни теплового потоку (а) і коефiцiєнту тепловiддачi (б).

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М.: Высшая школа. 1969, 1975. – 496 с.

2. Кириллин В.А., Сычев В.В. Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 416 с.

3. Теплотехника. /Ред. Баскакова А.Н. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 224 с.

4. Рабинович О.М. Сборник задач по технической термодинамике. – М.: Машиностроение. 1973.