Обробка результатів.
1. Для виявлення середнього по поверхні труби коефіцієнта тепловіддачі використовується формула Ньютона (5).
В розглянутих умовах дослідів теплота Q, Виділена на експериментальній частині в наслідок пропущення по ньому електричного струму, віддається в навколишнє середовище як шляхом природної конвекції Qк так і завдяки опроміненням Qн . Через це теплота, яка віддається поверхнею труби шляхом конвекції Qк , визначається як різниця між теплотою Q , виділяє мій електричним струмом і теплотою Qн , яка віддається шляхом променевого теплообміну, т.е. Qк = Q - Qн і відповідно щільність теплового потоку qw виразиться як:
qw = Qк /S, де S – площа зовнішньої поверхні труби.
2. Знаходиться теплота, виділена на експериментальній частині в результаті пропускання по ній електричного струму
, [Q] =1 Вт, (15)
де U – напруга електричного струму, яка подається на експериментальну частину і вимірюється вольтметром в вольтах; R – електроопір труби: R = l/F, де l – довжина труби, - площа поперечного кільцевого перерізу (матерялу) труби; d - зовнішній діаметр труби; do = d - - внутрішній діаметр труби, – удільний електричний опір матерялу труби, для нержавіючої сталі p знаходиться в залежності від температури: ; [ ] =1 Ом м;
- середня температура труби; ( - значення вимірювальних температур по контуру поперечного зрізу труби, n – кількість вимірювань в зрізі труби).
3. Визначається теплота, що віддається поверхнею труби в навколишній простір завдяки випроміненою згідно закону Стефана-Больцмана:
, (16)
де, - степінь чорноти; - середня по контуру поперечного зрізу температура поверхні труби, виміряна в кельвінах; - температура середовища в кельвінах; - площа зовнішньої поверхні труби, м2 , Вт.
4. Визначається щільність теплового потоку на поверхні труби, обумовлена теплообміном завдяки природній конвекції
, . (17)
5. Визначається середнє (по контуру поперечного зрізу трубі) значення коефіцієнта тепловіддачі для кожного температурного режиму по формулі Ньютона(5).
6. Визначають критерії подібності , , :
, , ,
де в якості температури яку знаходимо використовується температура середовища ;
критерій Прандля для повітря можна прийняти =0,7; g=9,81 м/с2 –прискорення вільного падіння; =l/Ta – коефіціент обємного розширення; - щільність повітря, яка знаходиться із рівняння стану (Ро – тиск навколишнього середовища в паска лях), R=287 Дж/(кг К) – газова постійна повітря; , - відповідно теплопровідність і динамічна в’язкість повітря, які знаходяться в залежності від температури середовища відповідно емпіричним залежностям
, ;
, .
Результати розрахунку зводяться в таблицю 3.
№ режиму |
Q, Вт |
Qи, Вт |
qw, Вт/м2 |
, К |
, Вт/(м2К) |
|
(GrPr)f |
|
Lg(GrPr)f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В логарифмічних координатах будується відома залежність lg = для середнього ( по контуру поперечного зрізу труби) значення критерія Нуссельта (11). На залежність наносять відповідні експериментальні значення.