Опрацювання результатів експериментів

Обробка дослідних даних складається з двох частин. У першій частині за експериментальними даними визначають коефіцієнти конвективної _к, променистої _пр і складної  тепловіддачі, у другій – за методами теорії подібності отримують критеріальне рівняння (знаходять c і n у рівнянні 4.6) або визначають коефіцієнт конвективної тепловіддачі _к за відомим критеріальним рівнянням (за вказівкою викладача).

1. Визначають площу поверхні теплообміну (площу поверхні труби).

Р озміри труби наведені на стенді.

2. Для кожного досліду визначають конвективний Q_к, променистий Q_пр і складний (загальний) Q_с теплові потоки (рис.4.2). Оскільки між поверхнею трубки і повітрям відбувається складна тепловіддача, то за стаціонарного теплового режиму

Q_с = Q_к + Q_пр (4.7)

Загальний тепловий потік Q_о= Q_с= W (потужність електронагрівника, Вт).

Променистий тепловий потік Q_пр визначають за рівнянням, отриманим за законами Стефана-Больцмана і Кірхгофа

, (4.8)

де   міра чорноти поверхні труби (указана на стенді); с_о – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, с_о = 5,67 Вт/(м²К⁴); Т_с і Т_п  абсолютна температура відповідно стінки труби і повітря, К .

Конвективний тепловий потік розраховують за рівнянням (4.7).

3. Коефіцієнти конвективної, променистої та складної тепловіддачі знаходять за рівнянням НьютонаРіхмана (4.1). Коефіцієнт складної тепловіддачі можна також знайти як суму коефіцієнтів променистої та конвективної тепловіддачі

_c = _к + _пр. (4.9)

4. Результати розрахунків занести до табл.4.3 та побудувати залежність _к = f(t).

Таблиця 4.3

Номер досліду

tc, C

tп, C

t, K

Q, Вт

Qк, Вт

Qпр, Вт

к

пр



Ra

Nu

Вт/(м^2К)

1

2

3

У другій частині результати експериментів представляють у вигляді критеріального рівняння. Для вільного руху повітря біля поверхні горизонтальної труби це рівняння має вигляд

Nu = c Raⁿ.

Сталі c і n визначають за експериментальними даними. Для цього за рівняннями (4.2) і (4.3) розраховують критерії Релея і Нуссельта. Теплофізичні параметри, що входять у критерії, визначають із табл.4.4 за температурою повітря у лабораторії (визначальна температура). За визначальний розмір приймають зовнішній діаметр труби, оскільки вона розміщена горизонтально, і довжина труби не впливає на інтенсивність тепловіддачі.

Залежність Nu = f(Ra), наведена у логарифмічних координатах, має вигляд прямої лінії з кутовим коефіцієнтом n = tg , де   кут нахилу прямої до осі абсцис. Стала с знаходиться за співвідношенням

с=Nu/Raⁿ. Значення Nu і Ra беруть для будь-якої точки прямої. Знайдені c і n порівнюють з даними табл.4.1.