Опис експериментальної установки

Схема установки зображена на рис. 3.6. Об’єктом дослідження є вертикальна азбоцементна труба 2 (калориметр), поверхня якої обігрівається електричним нагрівником 1 від мережі електричного струму. Потужність обігріву регулюється за допомогою автотрансформатора 3 і вимірюється амперметром і вольтметром.

Температура поверхні калориметра вимірюється термопарами 7. Гарячі спаї термопар (12 шт.) розташовані по висоті труби з визначеним кроком і підключені до перемикача 4. Електрорушійна сила термопар вимірюється цифровим мілівольтметром 6, а температура навколишнього середовища – термометром 5. Усередині труби розміщена набивка з теплоізоляційного матеріалу, а торці калориметра закриті заглушками 8 для зменшення теплових втрат.

Порядок виконання роботи, протокол експериментальних даних, методика обробки дослідних даних, вимоги до звіту, а також контрольні запитання наведені в роботі № 3.1.

Лабораторна робота 3.3

Вивчення тепловіддачі горизонтального циліндра до вільного потоку повітря

Мета роботи: вивчення основних закономірностей теплообміну при природному конвективному русі повітря, ознайомлення з методикою дослідження процесів тепловіддачі. В роботі визначаються місцеві і середні значення коефіцієнтів тепловіддачі на досліджуваній поверхні, установлюється вплив на тепловіддачу температурного напору, а також зміна тепловіддачі по окружності циліндра. Дослідні дані оброблюються в узагальненому виді і порівнюються з існуючими розрахунковими формулами.

Перед виконанням робота необхідно ознайомитись з розділом "Короткі відомості з теорії" роботи № 3.1.

Для горизонтального циліндра критеріальне рівняння для розрахунку середніх коефіцієнтів тепловіддачі при вільному ламінарному русі ( ) має вид [1, 3, 6]

. (3.13)

У (3.13) за визначальну температуру приймається температура рідини удалині від поверхні, а за визначальний розмір – діаметр труби.

Опис експериментальної установки

Об'єктом дослідження є горизонтальний циліндр 1 (рис. 3.7), розміщений у великому об’ємі повітря. Обігрівання поверхні здійснюється електричним нагрівником від мережі електричного струму, потужність якого регулюється автотрансформатором. Для вимірювання потужності до електричного кола підключені вольтметр і амперметр. Основою циліндричного калориметра є азбоцементна труба. Коефіцієнт теплопровідності азбоцементу малий. Це зменшує перетікання теплоти в осьовому, радіальному й окружному напрямках і дозволяє створити на поверхні циліндра-калориметра постійну густину теплового потоку.

Температура поверхні циліндра вимірюється термопарами 2, розташованими в середній частині калориметра рівномірно по окружності. Декілька термопар контролюють температуру уздовж циліндра.

Кінці гарячих спаїв усіх термопар підведені до перемикача 5. Електрорушійна сила термопар вимірюється цифровим мілівольтметром 4, а температура навколишнього середовища – термометром 3. Торці циліндра закриті заглушками з теплоізоляційного матеріалу.

Робота виконується аналогічно роботам № 3.1 і 3.2. Однак, на відміну від вертикальних поверхонь, для горизонтального циліндра місцеві коефіцієнти тепловіддачі змінюються по окружності циліндра. Тому в протоколі дослідних даних розміщення термопар вказують в кутових градусах .

Методика обробки дослідних даних, вимоги до звіту і контрольні питання однакові з роботами № 3.1 і 3.2. Відмінність полягає у наступному:

графік зміни місцевої температури по окружності циліндра будується у виді , де змінюється від 0 до 360 ^о;

середня температура поверхні циліндра визначається методом графічного інтегрування (див. рис. 3.5) за формулою

;

при визначенні місцевих коефіцієнтів тепловіддачі у розрахункових формулах індекс x слід замінити на ;

графік зміни місцевого коефіцієнта тепловіддачі по окружності циліндра будується у виді ;

при обробці дослідних даних у безрозмірній формі за визначальний розмір замість координати x приймається діаметр циліндра ;

результати дослідів у безрозмірній формі слід порівняти з залежністю (3.13).