Описание экспериментальной установки
Рабочая часть установки представляет собой модель теплоизолированного трубопровода и выполнена в виде трубы (3) с наружным диаметром 43 мм, длиной 660 мм, внутри которой установлен трубчатый нагреватель (1) диаметром 20 мм (рис 4.1). Поверхность трубы неоднородна. Одна её часть остается полированной, другая закрашена матовой краской. Пространство между нагревателем и наружным кожухом из полированного алюминия заполнено теплоизолирующим материалом (2).
Рисунок 4.1 – Схема экспериментальной установки.
1– трубчатый нагреватель; 2– теплоизоляционный слой; 3–нагреваемая поверхность (исследуемая труба); 4 – углубления для установки измерителей температур; 5– термометр (термомультиметр и термопары); 6 – вольтметр; 7– амперметр; 8– автотрансформатор.
Для исключения утечек тепла по торцам трубы они заизолированы, а сама труба вывешена на точечных опорах.
Электрическое напряжение U, подаваемое на нагреватель, регулируется с помощью автотрансформатора(8) и измеряется цифровым вольтметром (6).
Величина тока I - измеряется с помощью амперметра (7)с зеркальной шкалой с ценой деления 0,025 А. В качестве датчиков температуры используются хромель-копелевые термопары (5), ЭДС которых измеряется цифровым мультиметром (5). Его показания проградуированы в градусах Цельсия.
Степень черноты поверхности определяется сравнением ее температур, измеренных термопарой и лазерным инфракрасным термометром.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ
1. Изучить методические указания, заготовить форму отчета о проведенной работе, в которую внести название и цель работы, основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной установки, таблицу 4 для записи результатов измерений и вычислений и таблицу 3 для расчетного определения коэффициента теплоотдачи.
2. При достижении стационарного режима ( который наступает не менее чем через 1 часа после включения нагревателя) произвести измерения величин I, U, tн, tст и t0 на разных участках трубы по указанию преподавателя. Результаты занести в таблицу 4.4.
3. Вычислить по формулам (4.1-4.5) и занести в таблицу 4.4 значения Q , Qл и QK, эксп и .
4. Внести в таблицу данные, полученные для других значений I,U, tн, tст и t0.
Таблица 4.4.
Результаты измерений и вычислений
N п/п |
U, В |
I, А |
tн, 0С |
tст, 0С |
t0, 0С |
Q, Вт |
Qл, Вт |
Qк, Вт |
эксп, Вт/ м2К |
, Вт/ м*К |
расч, Вт/ м2К |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОБРАБОТКА ДАННЫХ
По результатам проведенных измерений строится график зависимости эксп от разности температур ( tст - t0 ). На график наносятся значения расч , вычисленные по критериальному уравнению с учетом данных таблиц 1,2 и 3
расч = Nu ·/(d2) (4.8)
Форма отчетности:
Помимо материалов, указанных в разделах Порядок проведения работы и обработка результатов отчет должен содержать таблицы 4.1 и 4.3, краткие ответы на контрольные вопросы и выводы.
Выводы должны отражать
1. Объем и содержание выполненной работы, краткую характеристику экспериментальной установки.
2. Численные значения экспериментально определенных показателей
3. Оценку их изменения от режимных параметров
4. Сравнения с данными, полученными расчетным путем и оценку возможных ошибок измерения.
Контрольные вопросы
1. Чем отличаются друг от друга различные механизмы переноса тепла
2. Какие технологические процессы в промышленности сопровождаются нестационарной теплопроводностью, свободной конвекцией, тепловым излучением
3. Какова зависимость между коэффициентом теплопроводности и температурой различных тел
4. Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи
5. Почему для расчета конвективного теплообмена используются критериальные зависимости и какой физический смысл критериев, используемых в данной работе
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5