2 Жылу беру коэффициентінің және критериалық тендеудің коэффициенттерің эксперименталды анықтау әдісі

Тәжірибе тәртібі бойынша қыздырғыштан жайылатың жылу, көлденен цилиндірдің шеткі бетінең қоршайтың кеністікке жылу сәулелену, конвекция және жылу өткізгіштік арқылы беріледі және электрқыздырғыштың эквиваленттік қуатымен анықталады

Q=Q_эл=I·ΔU,мұнда I – тоқтың ұзындығы,

ΔU – жылытудағы құлаудың қоңтығысы.

Суммарлық жылу ағысы Q жылуалмасу арқылы конвективтің Q_к, жылу ағысы арқылы қаланды.

Q_к формуласы арқылы (6.1) және сәулелендіру белгілі формулада жылуалмасу мөлдірлігінде

α - жылуберу коэффициенті осыдан шығады

, (6.10)

мұнда Q=Q_эл =IU;

F=πd1 –диаметрмен d және ұзындығымен 1 цилиндірдің жанама бет;

с_о=5,67 Вт/(м² ·К²) нақты қара дененің коэффициенті;

ε – цилиндір жанама беттің каралық дәрежесі, окслен құрымын ε=0,79 алуға болады, ал фарфор құбырына ε=0,92;

T_c және T_ж құбыр қабырғаларының және қоршаған ортаның температурасылар (алыстағы цилиндр суасының үстінгісінен), К.

c және n үнемі теңдеуді анықтау үшін (6.7) Нуссельта және Грасгоф критериясының сандың мағынасы анықталады. Осы критерияның мағынасы арқылы үрдісі логарифметиқалық координаты

ln Nu=f(ln Gr) құралады. Осы координаттарда берілген тәжірибе тура турмен жазылады

ln Nu=ln C+n ln Gr.

Осы теңдеуде n маңызы тура графиктің бұрыштық коэффициентін көрсетеді. Осы тура графикте кез келген екі нүктені алып ln Nu₁, ln Gr₁ және ln Nu₂, ln Gr₂ координаттарымен есеп шығаруға болады (6.1 сурет).

. (6.11)

Сурет 6.1 - Логарифметиқалық координаталарда ln Nu=f(ln Gr) графигі

(6.7) теңдеуді пайдалана отырып тұрақты теңдеуі табуға болады

. (6.12)

Табылған c және n (6.8) теңдеуіне жалғау критериалық теңдесудің көлденең құбырдың еркін конвекциясының шексіз мөлшердегі нақты көрінісін аламыз.

3 Зертханалық қондырғының суреттемесі

Құбыр көлденең цилиндр 16 (сталь немесе фарфор) және оған қосылған қыздырушы 8-ден жасалған (6.2 сурет).

Қыздыруғыштың қуаттылығы ваттметр 3-пен өлшенеді және лабораториялық 18 автотрансформатормен реттеу. Құбырдың орта температурасын өлшеу үшін оның үстінде 1-7 ыстық термопар бар, және құбырдың астынғы жағының температурасы жақсы өлшенеді, термопарлар жиі орналасқан. Температураның мағынасы КСП-3 потенциометр 11-мен өлшенеді және әрбір термобуда 12 ауыстырғыш арқылы кезектесе жағылады. Жылужағалтқыштарды құбыр терезесі арқылы азайту үшін олар 17 қақпақтар арқылы бөлініп тасталады.

Қоршаған ортаның (ауасы) 14 термометрмен t_ж өлшенеді, ол құбырдан 1 метрдей алыстау жерде орналасу керек.

Сурет 6.2 - Зертханалық қондырғының суреттемесі

4 Жұмысты іске асыру тәртібі

1. Приборлармен және лабораториялық құбырлармен танысу.

2. Мұғалімнің ұрықсатымен электрқоректену құбырын жағып қыздырғыштың қуаттылығын орнату.

3. Потенциометр бір термобуға 12-ші ауыстырғыш арқылы қосып стационарлық жылу режимін тосу керек, сонда милливольтметрдің көрсеткіші ауыспайды.

4. Келесі көлемдердің өлшеуін жасау:

а) құбырдың үстінгі температурасы t₁, t₂, t₃ … t₇, ^оС.

б) ауаның температурасы t_ж, ^оС.

в) электрожылытқыштың қуаттылығын немесе тоқ, ынта қоюдың түсуі, егер құбырлар схемасында ваттметр болмаса.

г) d және l құбырдың геометриялық мөлшерін жазу керек, олар d=0,048м; l=0,5м орнатуда көрсетіледі.

5. Өлшеу нәтижелерін өңдеген кезде есептеу:

а) құбыр қабырғасының орташа температурасын

;

б) (6.10) формуласы бойынша жылу беру коэффициентін.

в) (6.5), (6.8) формулалар бойынша Нуссельт пен Грасгоф критерийлері мен олардың натурал логарифмдерін.

6. Вольтметр көрсеткіштерімен бағдарлап (мысалы, U=60, 80, 100 В) ЛАТР-дың көмегімем жылынудың қуатын ауыстыру, 3 рет тәжірибені қайталау.

7. Өлшеу мен есептеу директерін 6.2 кестеге жазу

Кесте 6.2 - Өлшеу нәтижелері

I, A

∆U, B

Qэл, Вт

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

tж

tс

α

λ

Nu

Gr

ln Gr

ln Nu

8. Түзу сызықтықты тәуелділік құру ln Nr=f(ln Gr).

9. (6.11), (6.12) формулалар бойынша с, n критериалды теңдеудің тұрақтысын анықтау.

10. с мен n табылған мәндерін критериалды (6.7) теңдеуге қойып, оңы жазу.