5. Расчетные формулы и расчеты

1. Атмосферное давление находится по формуле:

Р_атм = 100· В, Па

2. Средняя по высоте температура трубы по формуле:

3. Мощность теплового потока, выделенная при прохождении электрического тока по трубе:

4. Мощность теплового потока через поверхность трубы в окружающую среду за счет теплового излучения определяется по закону Стефана-Больцмана:

где = 0.15 – степень черноты поверхности стальной трубы;

С_о = 5,67 – кэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²·К⁴);

F – теплоотдающая поверхность трубы, равная

5. Тогда мощность теплового потока через поверхность трубы в окружающую среду за счет естественной конвекции:

6. Коэффициент теплоотдачи: α_m = , Bт/м²·К

7. Теплофизические свойства воздуха (окружающей среды) выбираются при определяющей температуре, равной температуре окружающей среды . Их значения рассчитываются методом интерполяции по данным из табл.5. Это коэффициент теплопроводности λ, кинематическая вязкость ν, критерий Прандтля Pr_m. Коэффициент объемного расширения β для воздуха рассчитывается по формуле

1/K

8. Критерий Нуссельта

9. Критерий Грасгофа

10. Результаты расчетов должны продублированы в форме сводной табл. 3.

11. По результатам расчетов строится в соответствующем масштабе на миллиметровой бумаге в логарифмических координатах график зависимости критерия от произведения ( ) и определяется коэффициент С и показатель степени n по уравнению прямой линии:

12. Локальные коэффициенты теплоотдачи находятся из уравнения

и далее

13. Критерии подобия находятся при определяющем размере

Таблица 3

№ п/п	Измеряемая величина	Обозна- чение	Ед-цы изм.	Номера опытов
				1	2	3	4	5	6	7
1	Атмосферное давление	^Ратм	Па
2	Средняя по высоте температура трубы	^txm	°С
3	Определяющая температура	^tопр	°С
4	Тепло, выделенное электрическим током	Qэ	Вт
5	Количество тепла, отданное излучением	Qи	Вт
6	Количество тепла, отданное конвекцией	Qк	Вт
7	Коэффициент теплоотдачи	^α^m	Вт /(м^2·К)
8	Коэффициент объемного расширения воздуха	β	1/К
9	Коэффициент теплопроводности воздуха	λ	Вт /(м·К)
10	Коэффициент кинематической вязкости воздуха	ν	м^2/с
11	Критерий Нуссельта	Num	−
12	Критерий Грасгофа	Grm	−
13	Критерий Прандтля	Prm	−
14	log (Num)	−	−
15	log (Grm·Prm)	−	−
16	Критериальное уравнение	−	−

14. Критерий Грасгофа , где – локальная температура стенки трубы, принимается по табл. 2.

15. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной табл. 4.

16. По результатам расчетов строится в соответствующем масштабе на миллиметровой бумаге график изменения локального коэффициента теплоотдачи α_x по высоте трубы.

Таблица 4

№ п/п	Координата замера lx, м	Локальный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м^2·К ) /(м^2·K)	Номера опытов
			1	2	3	4	5	6	7
1	1,450	^α^х10
2	1,250	^α^х9
3	1,050	^α^х8
4	0,850	^α^х7
5	0,550	^α^х6
6	0,400	^α^х5
7	0,250	^α^х4
8	0,150	^α^х3
9	0,075	^α^х2
10	0,025	^α^х1000