Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Графический анализ результатовСодержание книги Поиск на нашем сайте
1. Построить в логарифмических координатах график критериальной зависимости (рис.3.2). После логарифмирования уравнение имеет вид . 2. Нанести на график точки экспериментов, оценить их «расположение» относительно построенной прямой. Рис. 2. Графический анализ результатов 3. Для каждого режима эксперимента определить относительную погрешность (%).
3. Контрольные вопросы и дополнительные задания 1. Что называется конвективным теплообменом? Какие различают виды конвекции? 2. Динамический и тепловой пограничные слои и их физический смысл? 3. Что называют коэффициентом теплоотдачи, от каких величин он зависит? 4. Какими числами подобия характеризуется конвективный теплообмен? 5. Опишите механизм возникновения свободного потока воздуха. 6. Изобразите траектории свободного движения воздуха около горячей горизонтальной, вертикальной трубы. 7. Одинаковые ли будут коэффициенты теплоотдачи при одинаковом температурном напоре и противоположных направлениях теплового потока (от поверхности трубы и от воздуха к поверхности). 8. Как изменится численное значение критерия Грасгофа, если диаметр трубы увеличить в два раза? Как это повлияет на коэффициент теплопроводности при прочих одинаковых условиях? 9. Как изменится коэффициент теплоотдачи, если труба будет расположена вертикально, а температурный напор останется прежним? 10. Определить толщину теплового пограничного слоя на цилиндрической поверхности нагретой трубы.
Лабораторная работа № 4 Цели работы: 1. Определить степень черноты поверхности твердого тела. 2. Рассчитать длину волны излучения, соответствующую максимуму спектральной излучательности. 3. Построить график зависимости спектральной излучательности тела от длины волны.
Оборудование и материалы: лабораторная установка для изучения теплового излучения
Теоретические сведения В основу методики определения степени черноты тела положена формула лучистого теплового потока между двумя телами, одно из которых находится в объеме, ограниченном поверхностью другого: , (4.1) Где с 0 = 5,67 Вт/(м2К4)–коэффициент излучения абсолютно черного тела; F – площадь поверхности излучения испытуемого тела, м2; Т 1 – температура поверхности испытуемого тела, К; Т 2 – температура окружающих тел, которую можно принять равной температуре воздуха в лаборатории, К; eпр – приведенная степень черноты, которая в условиях эксперимента равна степени черноты испытуемого тела, так как площадь его поверхности много меньше площади поверхности окружающих тел. В условиях сложного радиационно-конвективного теплообмена лучистый тепловой поток Q л, определяется как разность между полным Q и конвективным Q к тепловыми потоками от испытуемого тела в окружающую среду: , (4.2) где Q = W в условиях стационарного режима. Величину конвективного теплового потока можно определить по формуле Ньютона: , (4.3) где t 1, t 2 – температуры поверхности тела и окружающей среды, a – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К). Средний коэффициент теплоотдачи рассчитывается с помощью уравнений подобия. Для горизонтально расположенной трубы в условиях свободной конвекции окружающей среды в диапазоне значений 5×102 < Grж× Prж < 2×107 критериальное уравнение теплоотдачи имеет вид . (4.4) где Nuж, Grж, Prж - критерии Нуссельта, Грасгофа и Прандтля, при определении которых в качестве характерного размера выбирается наружный диаметр трубы, а за определяющую температуру принимается температура окружающей среды. Для вертикальных труб за характерный геометрический размер принимается высота трубы, а вид критериального уравнения определяется интенсивностью свободного движения: – ламинарный режим (10 3 < Grж× Prж < 10 9) ; – турбулентный режим (Grж× Prж > 10 9) . Теория конвективного теплообмена позволяет определить коэффициенты теплоотдачи для подобных случаев теплообмена путем обобщения экспериментальных данных. Для этого применяются критериальные числа подобия: · критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность конвективного теплообмена Nu = a d / l, (4.5) где l – коэффициент теплопроводности окружающей среды, Вт/(м×К); d – характерный геометрический размер теплоотдающей поверхности, который для горизонтально расположенной трубы принимается равным наружному диаметру (d = d), а для вертикально расположенной ее длине (d = l), м; · критерий Грасгофа, характеризующий интенсивность и режим свободного движения , (4.6) где g – ускорение свободного падения, м/с2; b – коэффициент объемного расширения, который для газов может быть определен из закона Гей–Люссака в виде b = 1 /(t cр+273),K -1; n – кинематическая вязкость окружающей среды, м2/с; · критерий Прандтля, характеризующий соотношение механических (вязкостных) и тепловых свойства теплоносителя Pr = n / а, (4.7) где а – коэффициент температуропроводности окружающей среды, м2/с. После того, как из выбранного уравнения подобия найден коэффициент теплоотдачи, по формуле (4.3) определяется конвективный тепловой поток, из выражения (4.2) - лучистый поток, и, в конечном итоге, из уравнения (4.1) степень черноты тела. Лабораторная установка Рис. 4.1. Схема установки |
Теплоотдающей поверхностью в опыте по определению степени черноты служит поверхность металлической трубы (рис. 4.1). Исследуемое тело представляет собой горизонтальную трубу, внутри которой вдоль ее оси установлен нагреватель. Полный тепловой поток Q в условиях стационарного режима без учета тепловых потерь с торцевых поверхностей трубы равен электрической мощности нагревателя, которая измеряется ваттметром W и заносится в журнал наблюдений (табл. 4.1).
Теплотехнические измерения на данной лабораторной установке включают в себя измерения тепловых потоков и температур. Для определения температуры стенки трубы на ее наружной поверхности закреплены измерительные спаи шести хромель-копелевых термопар.
Общий контрольный спай термопар поддерживается при комнатной температуре. Таким образом, термоЭДС каждой термопары, измеряемая миливольтметром, соответствует разности температур поверхности трубы и окружающей среды t 2. Для перевода милливольт термоЭДС в градусы Цельсия используется справочная таблица термопары (приложение 1). Средняя температура поверхности трубы t 1 определяется как средняя арифметическая по показаниям шести термопар.
Для измерения температур на наружной поверхности трубы укреплены дифференциальные термопары 1-6. Общий холодный спай термопар соединен с массивной металлической пластиной, имеющей комнатную температуру. С помощью переключателя термопары поочередно подключаются к регистрирующему прибору - милливольтметру mV.
Порядок выполнения работы
2.1. При участии преподавателя установить мощность нагревателя. Измерить и записать в таблицу 4.1 температуру окружающей среды.
2.2. С интервалом в пять минут проводить замеры мощности и температуры, при этом переключатель термопар поочередно подключать к каждой из шести термопар. Результаты измерения температур заносить в таблицу 4.1, определять среднеарифметическую температуру поверхности трубы t 1, а также строить график зависимости t 1 от времени. Измерения проводить до установления стационарного теплового режима, при котором средняя температура поверхности трубы не изменяется с течением времени.
Таблица 4.1 Результаты измерения температур на поверхности трубы
Температура воздуха | Мощность нагревателя | Размеры трубы, мм | |||||||
t 2, 0С | W, Вт | диаметр | длина | ||||||
|
|
| |||||||
Время, мин. | Показания термопар, мВ/D t | Ср.темпер. t 1,0 С | |||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||||
0 |
|
| |||||||
5 |
|
| |||||||
10 |
|
| |||||||
15 |
|
| |||||||
20 |
|
| |||||||
25 |
|
| |||||||
30 |
|
| |||||||
35 |
|
| |||||||
40 |
|
| |||||||
45 |
|
| |||||||
50 |
|
| |||||||
55 |
|
| |||||||
60 |
|
| |||||||
… |
|
| |||||||
Примечание. Через косую черту пишется температурный перепад, соответствующий термоЭДС, например | 3,6 54 |
2.3. Определить числа подобия Грасгофа (4.6) и Прандтля (по приложению 4). Рассчитать число Нуссельта, используя (4.4). Найти коэффициент теплоотдачи по выражению (4.5). Определить конвективную составляющую теплового потока Q к исходя из (4.3). Определить степень черноты, используя выражения (4.2) и (4.1).
| Поделиться: |
Познавательные статьи:
Последнее изменение этой страницы: 2020-10-24; просмотров: 222; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!
infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.17.137 (0.006 с.)