2. Оребренная труба

Количество тепла передаваемое через внешнюю поверхность трубы равно:

где – площадь внутренней поверхности трубы

α₁ – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубы;

t_C – температура стенки трубы (для медной трубы можно считать, что температура на внутренней поверхности равна (приближенно) температуре на ее внешней поверхности;

t_ж – температура жидкости в трубе;

L – длина трубы.

Тепловой поток через внешнюю оребренную поверхность трубы равен:

(4)

α₂ – коэффициент теплоотдачи на внешней оребренной поверхности трубы;

t_C – температура стенки трубы;

t_B – температура воздуха около трубы ();

F – суммарная площадь ребер и поверхности трубы между ребрами();

F₁ – площадь внешней поверхности гладкой части трубы равная

(n – число ребер; δ – толщина ребра);

F₂ – площадь поверхности ребра равная

Температура на внешней поверхности трубы можно принять равной температуре на внутренней ее поверхности t_c так как величина термического сопротивления теплопроводности медной тонкостенной трубы на несколько порядков меньше величины термического сопротивления теплоотдачи на внешней ее поверхности.

Средняя по длине температура поверхности ребер определяется из соотношения:

Учитывая соотношение (2) коэффициент теплоотдачи через ребристую стенку можно представить в виде:

(5)

где – F₁ / F₂ – коэффициент оребрения.

Количество тепла переносимое жидкостью за 1 секунду рассчитывается из соотношения:

(6)

– температура воды на входе в гладкую или оребренную трубу;

– температура воды на выходе из гладкой или оребренной трубы из трубы.

2. Схема экспериментальной установки и методика измерений

Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. На передней панели 1 находится двухканальный измеритель температуры 2 типа 2ТРМО, подключенный к восьми хромель–копелевым термопарам (t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆, t₇, t₀), через переключатель термопар 13, соединенным с первым каналом измерителя температур. В нижней части панели находится три выключателя – «Сеть», «Нагрев», «Насос». Рабочим участком является гладкая 4 и оребренная 3 труба, через которую циркулирует нагретая в водоподогревателе 5 вода. Объемный расход воды измеряется расходомером 8 (или ротаметром 9 для малых расходов G = (8 – 10) 10 ^–3 л/с). На выходном патрубке водоподогревателя находится кран К₁, регулирующий величину объемного расхода воды в трубе 4 и 3. Циркуляционный насос 10 прокачивает нагретую в водоподогревателе воду по трубе 4 и 3. Кран К₃ служит для удаления воздуха из системы при ее заполнения водой. Заполнение системы водой производится через расширительный бачок 11 при открытом кране К₂, К₁ и К₃.

Температура жидкости в водоподогревателе регулируется в блоке 12 в пределах 25 - 65 ^оС. Объемный расход воды измеряется ротаметром РМ – ЖУЗ – 0.04 (или расходомером с крыльчаткой) и регулируется краном К₁ в пределах 5 – 40 л / час. Течение жидкости в трубе ламинарное, максимальная скорость w = 0,05 м / с.

Измеряемые величины:

t₁ – температура воды на входе в гладкую трубу;

t₂ – температура воды на выходе из гладкой трубы;

t₃ – температура воды на входе в оребренную трубу;

t₄ – температура воды на выходе из оребренной трубы;

t₅ – температура на внешней поверхности гладкой трубы на ее середине;

t₆ – температура на внешней поверхности оребренной трубы на ее середине;

t₇ – температура на внешней стороне ребра на середине трубы;

t₀ – температура воздуха вблизи трубы;

G – массовый расход воды.