Обработка результатов испытания

1. Определить среднюю температуру:

,                                                         (1)

1.

2.

3.

 

2. Определить удельный вес воздуха при его средней температуре:

, Н/м³,                                 (2)

где g _о = 12,6 Н/м³   – удельный вес воздуха при нормальных условиях.

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

3. Определить из уравнения динамический напор:

Р_д = L · 0,2(g _ж – g _{tc р}), Па,                           (3)

где L – длина столба жидкости, уравновешивающий динамический напор, замеренный с помощью микроманометра, м;

g _ж – удельный вес жидкости в микроманометре: для воды g _ж – 9810 н/м³ , для спирта g _ж – 7900 н/м³.

 

1.

 

2.

 

3.

 

4. Определитьиз уравнения скорость воздуха при его средней температуре t _ср:

, м/с,                           (4)

где g - ускорение свободного падения, м/с².

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

5. Определитьиз уравнения объемный расход воздуха при средней его температуре t _ср:

, м³/с,                              (5)

где d = 0,1 м – внутренний диаметр калориметра, м;

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

6. Определить из уравнения объемный расход воздуха при нормальных условиях

, м³/с.                        (6)

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

 

7. Определить среднюю объемную изобарную теплоемкость воздуха, по формуле в интервале температур от t_вх и t_вых:

 , кДж/м³ ·К,        (7)

где I – сила тока, А;

  U – напряжение, В;

v_o – объемный расход воздуха, приведенный к нормальным условиям,м³/с.

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

 

8. Определить среднюю массовую изобарную теплоемкость  из соотношения массовой и объемной теплоемкости, по формуле:

 ,                                         (8)

где ρ₀ = 1,29 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях.

 

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

9. Определить среднюю массовую изохорную теплоемкость из уравнения Майера, по формуле:

,                             (9)

где R = 0,287 кДж/кг·К,;

 

1.

 

2.

 

3.

 

 

10. Определить показатель адиабаты для воздуха:

.                                                     (10)

1.

 

 

2.

 

 

3.

 

11. Определить энтальпию воздуха, по формуле:

, кДж/кг  (11)

1.

 

2.

 

3.

 

12. Определить внутреннюю энергию воздуха, по формуле:

, кДж/кг (12)

1.

 

2.

 

3.

13. Результаты вычислений, найденные по формулам (1-12), занести в таблицу 2.

Таблица 2 – Расчетные величины

Номер опыта	tcp	кДж/м^3×К	кДж/кг×К	кДж/кг×К	k	h, кДж/кг	D U, кДж/кг
1
2
3

13. Построить графики зависимости Сp и Cv от средней температуры Сp=f(t) и Cv=f(t)

 

Ср, Сv

                                                                                                    t_{cp ,} ^o _C

Рис. 2 Графики зависимости Сp=f(t) и Cv=f(t)

Выводы: _________________________________________________________________

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________

Работу выполнил:       ________ Работу принял: _________

    (подпись)                                       (подпись)

Лабораторная работа № 2

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТРУБЫ ПРИ СВОБОДНОМ

ДВИЖЕНИИ ВОЗДУХА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение процесса теплообмена между поверхностью тела и окружающей средой при свободно её движении.

ВВЕДЕНИЕ. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя имеет место при нагревании воздуха помещений нагревательными приборами. В технике этот вид теплообмена встречается в различных тепловых установках.

Количество тепла, отданное телом воздуху при конвективном теплообмене, может быть определено по формуле Ньютона – Рихмана:

 Вт,                                    (1)

где a – коэффициент теплоотдачиВт/(м²ЧК);

F – теплоотдающая поверхность тела, м²;

D t – температурный напор (разность между средней температурой теплоотдающей поверхности и средней температурой жидкости), К.

Коэффициент теплоотдачи a зависит от многих факторов: температуры и шероховатости тела, температуры и скорости движения воздуха и др.

Чтобы исследовать влияние на процесс конвективного теплообмена какого – либо одного фактора, остальные необходимо сохранить неизменными, что затруднительно из-за большого числа переменных. Эти трудности разрешает теория подобия, с помощью которой размерные физические величины объединяют в безразмерные комплексы.

Таким образом, нет необходимости искать зависимость коэффициента теплоотдачи от всех указанных выше факторов, а достаточно найти зависимость между отдельными безразмерными комплексами величин, характерными для данного случая теплообмена. Эти комплексы называются критериями подобия.

Такими критериями подобия для случая естественной конвекции являются следующие.

1. Критерий Нуссельта или критерий теплоотдачи:

 ,                                             (2)

где a – коэффициент теплоотдачи,Вт/(м^2··К);

l – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м·К);

d – диаметр трубы, м.

2. Критерий Грасгофа, или критерий подъемной силы:

 ,                                              (3)

где g –ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²);

b – температурный коэффициент объемного расширения жидкости, К^-1

для воздуха β = 1/ T_cp, здесь T_cp = 0,5(Т_ст+Т_в) - определяющая температура;

n – кинематическая вязкость, м²/с

D Т=Т_ст – Т_в – расчетный температурный напор (разность температуры стенки и воздуха), К;