6. Обробка результатів досліду

6.1. Кількість тепла, одержаного повітрям від труби табл.12:

, Вт,

де – площа поверхні труби,м²,(труба d - 40 мм, l - 1510 мм).

6.2. Коефіцієнт тепловіддачі визначається за формулою,

Вт/м² К;

де .

Розраховуємо величини критерію і критерію .С та n визначаємо в залежності від режиму руху повітря за табл. 9.

v / а ; ;

де ,К; ,м/с²;

– середня температура поверхні труби,⁰С;

– температура оточуючого середовища,⁰С.

6.3. Згідно з величиною розрахункової температури за приведеною табл.11 знаходимо значення фізичних параметрів а.

6.4. Визначимо середню розрахункову температуру

,⁰С

Таблиця 11

Теплофізичні властивості повітря при нормальному

атмосферному тиску

t,^0C	кг/м^3	СР, кДж/кг К	, Вт/м.К	a*10^6, м^2/с	, Н*с/м	м^2/с	Pr
-50	1,584	1,013	2,035	1,27	14,61	9,23	0,728
-30	1,453	1,013	2,198	1,49	15,69	10,80	0,723
-10	1,342	1,009	2,361	1,74	16,67	12,43	0,712
0	1,293	1,005	2,442	1,88	17,16	13,28	0,707
10	1,247	1,005	2,594	2,01	17,65	14,16	0,705
30	1,165	1,005	2,757	2,29	18,63	16,00	0,701
50	1,093	1,005	2,896	2,57	19,61	17,95	0,698
70	1,029	1,009	3,129	2,86	20,59	20,02	0,694
100	0,946	1,009	3,338	3,36	21,87	23,13	0,688
140	0,854	1,017	3,641	4,03	23,73	27,80	0,684
180	0,779	1,022	3,780	4,75	25,3	32,49	0,681
200	0,746	1,026	3,931	5,14	25,99	34,85	0,680
250	0,674	1,038	4,268	6,1	27,36	40,61	0,677
300	0,615	1,047	4,606	7,16	29,72	48,33	0,674
350	0,566	1,059	4,908	8,19	31,38	56,46	0,676
400	0,524	1,068	5,211	9,31	33,05	63,09	0,678
500	0,456	1,093	5,746	11,53	36,19	77,38	0,687
600	0,404	1,114	5,222	13,83	39,13	96,89	0,699
700	0,362	1,135	6,711	16,34	41,78	115,4	0,706
800	0,329	1,156	7,176	18,88	44,33	134,0	0,713
900	0,301	1,172	7,630	21,62	46,68	155,1	0,717
1000	0,277	1,185	8,072	24,59	49,04	177,1	0,719

Таблиця 12

Розрахункова таблиця

№	Формула	Розмірність	Режими
			1	2	3
1		Вт
2		Вт/м^2К
3
4	v / а
5
6		К
7		1/К
8	С, табл. 9
9	n, табл. 9
	, табл. 11	Вт/(м К)
	, табл. 11	м/с^2
	а, табл. 11	м^2/с
10		^0С
11		^0С
12		Вт
13		%

6.5. Втрати тепла трубою визначаємо за формулою:

, Вт

6.6. Відносна похибка досліді

100%.

6.7. Побудувати графік залежності для термопар t ₁₃… t ₁₄ від відстані L.

7. Складання звіту

В звіті необхідно відобразити назву, призначення роботи та завдання на її виконання.

Розрахунки величин відобразити згідно їх цифрових значень.

Результати досліду подати у вигляді таблиць та графіків.

Висновки по лабораторній роботі записати у короткій формі.

Контрольні питання

1. Що називається вільним рухом рідини, як він визначається?

2. Які бувають режими руху течії рідини або газу впродовж нагрітої вертикальної труби?

3. Як змінюється коефіцієнт тепловіддачі а по висоті труби?

4. Наведіть приклади практичного використання процесу тепловіддачі від вертикально розташованих тіл.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ТЕПЛООБМІНУ ВИПРОМІНЮВАННЯМ МІЖ ДВОМА ТІЛАМИ

1. Призначення роботи

Вивчення методики розрахунку теплообміну випромінюванням і методики проведення теплотехнічного експерименту.

2. Завдання

Визначити числові значення коефіцієнта випромінювання. Встановити характер зміни коефіцієнта випромінювання від температури тіла. Скласти звіт.

3. Теоретичні основи

Променева енергія є результатом внутріатомних збуджень і виникає за рахунок енергії інших видів, в основному теплової. Тому при нагріванні тіла частина теплової енергії неминуче перетворюється в променеву, так як першопричиною внутріатомних збуджень при цьому є температура тіла, то і кількість виникаючої променевої енергії визначається температурою і залежить тільки від неї.

Носієм променевої енергії є електромагнітні хвилі, які поглинаються тілами і при поглинанні енергія їх знову перетворюється в теплову. В найбільшій мірі такими властивостями володіють видимі та інфрачервоні промені, тобто промені з довжиною хвилі приблизно 0,4...40 мкм. Ці промені називають тепловими, а процес їх поширення – тепловим випромінюванням.

Закони поширення, відбиття і заломлення, встановлені для видимих променів, справедливі і для теплових.

Випромінювання властиве усім тілам і кожне з них випромінює енергію безперервно. При попаданні на інші тіла частина енергії випромінювання поглинається, частина відбивається і частина проходить через тіло. Кожне тіло не тільки безперервно випромінює, а і безперервно поглинає променеву енергію.

В результаті цих явищ, пов'язаних з подвійним взаємним перетворенням енергії (теплова – променева – теплова) і здійснюється процес променевого теплообміну. За одиницю променевої енергії приймається її кількість, еквівалентна 1 Дж.

Енергія Q, що випромінюється тілом за одиницю часу, вимірюється в Вт. Кількість енергії, що випромінюється з одиниці поверхні за одиницю часу, називається випромінювальною властивістю.

, Вт/м².

Із усієї кількості енергії Q, що попадає на тіло, Q_а поглинається, Q_r відбивається,. Q_d проходить через тіло:

Q_a+ Q_r+ Q_d = Q

Поділивши обидві частини рівняння на Q , одержимо:

A + R + D = 1

де: А – характеризує поглинальну властивість тіла; R – відбивальну властивість тіла; D - пропускну властивість тіла.

Ці величини безрозмірні і змінюються від 0 до 1. Якщо А = 1, то R = 0 і D = 0. Це означає, що вся падаюча променева енергія повністю поглинається тілом. Такі тіла називаються абсолютно чорними або просто чорними.

Якщо R = І, то А = 0 і D = 0. Це означає, що вся падаюча променева енергія повністю відбивається. При цьому, якщо відображення правильне, то його називають дзеркальним, якщо ж відображення дифузійне абсолютно білим.

Якщо D = І, то A = 0 і R = 0. Це означає, що вся падаюча променева енергія повністю проходить через тіло. Таке тіло називається абсолютно проникливим (прозорим).

Основні закони теплового випромінювання

Закон Планка. Випромінювальна властивість тіла Е – це кількість енергії, яка випромінюється одиницею поверхні за одиницю часу для всіх довжин хвиль. Однак, крім цієї величини для детального вивчення явища важливо знати також закон розподілення енергії випромінювання по довжинах хвиль при різних температурах

Залежність спектральної густини потоку випромінювання від довжини хвилі i температури встановлює закон Планка.

, Вт/м³,

де – довжина хвилі, м;

С₁ – перша константа випромінювання, Вт м;

С₂ – друга константа випромінювання, м/К;

е – основа натуральних логарифмів;

Т – температура тіла, К.

Оскільки закон Планка отримано для абсолютно чорного тіла по відношенню до не чорних тіл, то він виражає максимально можливу густину випромінювання. Для не чорних тіл необхідно враховувати фізичні властивості тіл.

Закон Стефана-Больцмана встановлює залежність густини потоку інтегрального випромінювання від температури:

де – стала Стефана-Больцмана.

Інтегрування цього рівняння дає залежність:

, Вт/м²_.

Для практичних розрахунків ця залежність записується у вигляді:

, Вт/м²,

де С₀ = 5,67 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/м²К⁴.

Відповідно, енергія випромінювання пропорційна четвертій ступені абсолютної температури.

Якщо випромінювання проходить в навколишнє середовище, тоді

, Вт/м²,

де С – коефіцієнт випромінювання тіла, Вт/м²К⁴;

Т₁ – температура випромінюючого тіла, ⁰К;

Т₂ – температура навколишнього середовища, ⁰К.