- •140211 «Электроснабжение»
- •Рецензент
- •1 Основные теоретические положения
- •2 Описание экспериментального стенда
- •3 Порядок проведения опыта
- •4 Обработка результатов опыта
- •5 Требования к отчету
- •6 Контрольные вопросы
- •1 Основные теоретические положения
- •2 Описание установки
- •3 Задание
- •4 Проведение работы. Обработка результатов измерений
- •5 Отчет о работе
- •6 Вопросы для самопроверки
- •Лабораторная работа № 3 измерение коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.
- •2. Задание
- •3. Основные теоретические положения
- •4. Описание опытной установки
- •5. Проведение опыта и обработка результатов
- •6. Требования к отчёту
- •7. Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 теплоотдача горизонтальной трубы при свободном движении воздуха
- •2. Задание
- •3. Указания к выполнению работы
- •4. Описание опытной установки
- •5. Проведение опыта и обработка результатов
- •6. Требования к отчету
- •7. Вопросы для самостоятельной проработки материала
- •Приложение
- •Литература
6. Требования к отчёту
Отчёт по лабораторной работе выполняется каждым студентом и должен содержать:
Краткое описание целей работы и необходимые расчётные зависимости.
Схему установки.
Результаты замеров, сведённые в таблицу.
Расчет параметров t, λ.
График .
Экспериментальную и расчётную зависимости температуры от радиуса (на одном графике).
Анализ полученных результатов.
7. Контрольные вопросы
Физическая сущность процесса теплопроводности.
Основные понятия и определения теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности и факторы, влияющие на его величину.
Получение и решение дифференциальных уравнений теплопроводности для тел простейшей формы (плоскость, цилиндр, шар).
Понятие граничных условий первого, второго и третьего рода.
Методы экспериментального исследования теплопроводности.
7.7.Устройство опытной установки и знание работы с измерительными приборами
Лабораторная работа № 4 теплоотдача горизонтальной трубы при свободном движении воздуха
1. Цель работы - определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном обтекании воздухом; изучение и закрепление знаний по теории конвективного теплообмена при свободном движении жидкости; знакомство с методикой определения средних характеристик процесса.
2. Задание
Изучить основные теоретические положения, необходимые для проведения данной работы, по рекомендуемой литературе и руководству к лабораторной работе.
Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и порядком проведения работы, после чего получить допуск у преподавателя.
Снять показания приборов и определить экспериментальное и расчетное значение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции воздуха для четырех установившихся значений разности температур стенки и воздуха ,
Построить расчетную и экспериментальную критериальные зависимости в логарифмических координатах и провести анализ полученных результатов.
Рассчитать относительную ошибку в измерении коэффициента теплоотдачи.
Оформить отчет согласно требованиям, предъявляемым к оформлению отчета.
3. Указания к выполнению работы
Свободным называют движение жидкости (газ, капельная жидкость), возникающее под воздействием массовых сил. Примером такого движения может служить движение жидкости в поле сил тяжести за счет разности ее плотностей в различных точках пространства. Большое практическое значение имеет изучение процесса теплоотдачи горизонтальных труб[1].
Коэффициент теплоотдачи при свободном ламинарном течении жидкости около горизонтальных труб в большом объеме может быть рассчитан по следующей формуле [2]:
(32)
где ε - поправка, учитывающая переменность физических свойств жидкости (для газов ε = 1 в широком диапазоне изменения величины GrּPr).
Критерии подобия, входящие в уравнение (32) определяются следующим образом:
Нуссельт -
где - коэффициент теплоотдачи, Вт(м2 ּ°С);
λ - коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(мּ°С);
d - диаметр трубы (для горизонтальных труб принимается за характерный линейный размер), м.
Прандтль - ,
где v - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м /с;
- коэффициент температуропроводности, м2/с.
Грасгоф -
Где g = 9.81 м/с2 - ускорение свободного падения;
β = 1/Т - коэффициент объемного расширения жидкости, 1/К;
- средний температурный напор, равный разности средних температур стенки и жидкости, °С.
Физические свойства β, λ, ν, a, и критерий Рг определяются по табл.2 Приложения при средней температуре пограничного слоя , в случае tc = const. При tc = var находится осредненное значение:
,
где n - число точек замера температур по поверхности тела. Средняя темпера тура жидкости вдали от поверхности нагрева (tж ) принимается постоянной.
Экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи при наличии температурного напора между обтекаемой поверхностью и жидкостью производится по следующей формуле:
, (33)
где q - плотность теплового потока через обтекаемую поверхность, Вт/м2. Коэффициент теплоотдачи зависит от ряда факторов: температурного напора, физических свойств жидкости, формы и размеров теплоотдающей поверхности. Характерной особенностью конвективного теплообмена и, в частности процесса теплоотдачи при свободной конвекции является взаимосвязь процессов движения и теплообмена. Например, при увеличении температурного напора возрастает разность плотностей жидкости. Это приводит к росту скорости движения жидкости под действием сил тяжести, что увеличивает интенсивность конвективного теплообмена, характеризуемого коэффициентом теплоотдачи