Порядок проведения эксперимента

1. Установка включается лаборантом или преподавателем за 30 мин до началаизмерений. Установленную при этоммощность нагревателя в дальнейшем не следует изменять.

2. По показанию ваттметра определить мощность W, Вт - произведение числаделений милливольтметра на цену одного деления,которая написана на щите около ваттметра.

3. Пользуясь переключателем 8 измерить значения термоЭДС при помощи цифрового вольтметра 9.

4. Измерения проводить каждые три минуты до установления стационарного режима.

5. Результаты заносятся в таблицу экспериментальных данных (табл.1). После завершения измеренийсообщить преподавателю об окончании эксперимента.

Таблица 1

Таблица экспериментальных данных

 

№ замера	Мощность Вт	ТермоЭДС, мВ					Температура окружающей среды tЖ
		е1	е2	е3	е4	е5

 

Обработка экспериментальных данных

 

1. Для 5-и значений термоЭДСстационарной серииизмерений вычислить среднеарифметическоезначение термоЭДС:

 ,

где m - число термопар.

 

ТермоЭДС с учетом поправки на холодный спай термопар:

2. По значению термоЭДС спомощью градуировочной таблицы (приложение 1) найтисреднюю температуру поверхности t_СТ в стационарномрежиме работыустановки.

3. Вычислитьсредний температурный напор,как разностьтемператур поверхности трубыи окружающего воздуха:

 

∆t = t_СТ – t_Ж

4. Определить лучистыйтеплообмен трубы:

где ε = 0,2- степень черноты поверхности трубы;

с_о= 5,67 Вт/(м²∙К)- коэффициент излучения абсолютно черного тела;

F= π∙d∙L - боковая поверхность цилиндрической трубы, м².

4. Определитьконвективный поток теплоты от трубы:

Q_К = Q_∑ – Q_Л,

 

где Q_∑ - полная теплоотдача, котораяопределяетсяпоказаниями ваттметра, т.к. в стационарном режиме вся электрическая энергия,потребляемая нагревателем, в виде теплого конвективного потока воздухаотводится в окружающую среду.

5. По формуле:   определитьсредний коэффициенттеплоотдачи.

6. Найденноеэкспериментальное значение коэффициентатеплоотдачи сравнить с теоретическим. Для этого определить значения теплофизических свойств воздухаи критерияПрандтля при температуре окружающей среды t_Ж (табл. 3)_.

7. Вычислить по формуле (7)величину критерия Грасгофа.

9. Рассчитать по формуле (9) число Нуссельта и поего значению из формулы (4) теоретический коэффициент теплоотдачи.

10. Результатызанести в таблицу 2.

 

Таблица 2

 

е	tСТ	tЖ	QЛ	QК	αЭКСП	Gr	Ra	Nu	αТЕОР

 

Таблица 3

Теплофизические свойства воздуха

 

t, ºС	λ×10^2, Вт/(м·К)	ν×10^6, м^2/с	Pr
0 10 20 30 40	2,44 2,51 2,59 2,67 2,76	13,26 14,16 15,06 16,00 16,96	0,707 0,705 0,703 0,701 0,699

 

Контрольные вопросы

1. Чем вызывается свободное движение воздуха?

2. За счет чего возникает свободная (естественная конвекция)?

3. Каков физический смысл критериев Нуссельта, Грасгофа и Прандтля?

4. Что такое средний и местный коэффициенты теплоотдачи?

5. Запишите уравнение Ньютона - Рихмана.

6. Каким образом в критериальных уравнениях учитывается зависимость свойств жидкости от температуры?

7. Какое ограничение накладывается на размеры трубы в экспериментальной установке?

8. Как определяется в эксперименте полная теплоотдача трубы и почему возможен такой способ определения?