2 Описание экспериментальной установки

Схема экспериментальной установки представлена на рисунке 1.

1 – труба, 2 - термопары, 3- многопозиционный переключатель, 4 – нагреватель, 5 – цифровой термометр, 6 - регулятор напряжения, 7 – вольтметр, 8 – амперметр.

Рисунок 1.- Схема лабораторной установки.

Установка состоит из опытной трубы 1. Наружный диаметр трубы d=24мм, длина 800 мм. Труба может принимать разное положение (горизонтальное, вертикальное, под заданным углом к горизонту). Внутри трубы помещен электронагреватель 4. В одной цепи с ним находятся регулятор напряжения 6 для регулирования мощности. Вольтметр 7 и амперметр 8 служат для измерения напряжения и тока в цепи. На поверхности трубы закреплены пять термопар 2 для измерения температуры. Термопары через многопозиционный переключатель 3 соединены с цифровым термометром 5.

3 Порядок выполнения работы

Ознакомиться с измерительными приборами и заполнить таблицу 1.

Таблица 1 – Характеристика измерительных приборов

Наименование прибора	Измеряемая величина	Класс точности	Пределы измерения	Цена деления

Установить трубу в положении, указанном преподавателем.

Включить электронагреватель и установить заданную преподавателем мощность. Дождаться стационарного режима путем фиксации температур через каждые три минуты. Режим считается стационарным если температура трех последовательных измерений не изменяется.

В таблицу 2 занести значения температуры воздуха в помещении t_в и результаты измерений.

Таблица 2 – Экспериментальные данные

№	U, В	I, A	Температура поверхности, оС					tв, оС
			1	2	3	4	5
1
2
3

По заданию преподавателя изменить мощность электронагревателя и повторить эксперимент.

4 Порядок обработки экспериментальных данных

Найти среднюю температуру поверхности трубы

, (13)

где t_п – температура поверхности, ^оС;

t₁, t₂, t₃, t₄, t₅ – температура поверхности трубы в различных точках, ^оС.

Определить площадь поверхности трубы по формуле

,

где d – наружный диаметр трубы, м;

L – длина трубы, м.

Определить лучистый тепловой поток по формуле (7), принимая  = 0,05.

Найти значение конвективного теплового потока по формуле:

, (14)

где W – мощность, потребляемая электронагревателем, совпадающая с полным тепловым потоком, Вт.

Рассчитать коэффициент теплоотдачи по формуле (12).

По табл. П1 определить значение коэффициента кинематической вязкости и коэффициента теплопроводности воздуха. При этом определяющей считать температуру среднеарифметическую между температурой поверхности трубы и окружающей среды:

. (15)

При этой же температуре определяется коэффициент объемного расширения воздуха по формуле:

, 1/К. (16)

Определяют числа Nu, Gr, Pr.

Рассчитать по критериальному уравнению для горизонтальной трубы теоретический коэффициент теплопередачи.

Все расчетные данные сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 – Результаты эксперимента

№

W, Вт

tп, оС

tв, оС

t, оС

t ср, оС

, Вт/м2К

Qл, Вт

Q, Вт

, м2/с

а, м2/с

, Вт/мК

, 1/К

Nu

Gr

Pr.

GrPr

1

2

3

Построить график зависимости lnNu = F( ln(Gr Pr) )

Для определения С и n на графике выбирают две точки с координатами lnNu₁, ln(Gr, Pr)₁ и lnNu₂ , ln(Gr Pr)₂. Искомые коэффициенты рассчитывают по формулам

, (17)

, (18)

Полученная значения коэффициентов С и n сравниваются с литературными данными.