3.4 Охрана труда

При выполнении лабораторной работы необходимо предварительно ознакомиться и усвоить существующие в лаборатории правила техники безопасности и противопожарного режима. Кроме того, включение электропитание приборов и нагревательного участка производить только в присутствии преподавателя или лаборанта. Для безопасной работы установки следует строго выдерживать заданные преподавателем или лаборантом значения I и U.

3.5 Порядок подготовки и проведения экспериментов

Заготовить протокол испытаний, форма которого приведена в приложении; под наблюдением преподавателя или инженера лаборатории включить питание понижающего трансформатора и установить силу тока через трубу 50 А; установить термопару на отметку 10 мм от начала зоны нагрева трубы (от сварного шва); при установившемся тепловом режиме занести показания приборов в протокол эксперимента; повторить измерения при других координатах термопары и занести показания приборов в протокол; отключить нагрев опытного участка и обесточить установку.

3.6 Обработка результатов эксперимента

Местный коэффициент теплоотдачи от поверхности опытной трубы к воздуху определяется соотношением:

(3.1)

где - разность температур трубы и воздуха.

Конвективная составляющая плотности теплового потока выражается разностью полной плотности теплового потока и плотности теплового потока излучения:

(3.2)

Полная плотность теплового потока вычисляется по формуле:

(3.3)

где I, U - показания амперметра и вольтметра;

d=0,008 м – наружный диаметр трубы;

l=1,3 м – длина обогреваемого участка трубы.

Лучистую составляющую плотности теплового потока находят расчетным путем:

(3.4)

где Вт/(м²∙К²); , - температуры трубы и среды, К.

По полученным значениям местных коэффициентов теплоотдачи строят график . Здесь же строят график температуры трубы по высоте . Далее опытные данные необходимо привести к безразмерному виду, вычислив:

(3.5)

и

(3.6)

Затем полученные результаты представляют в виде графика зависимости:

(3.7)

выполненного в логарифмических координатах.

3.7 Указания к составлению отчета

Отчет о выполненной работе должен содержать: принципиальную схему экспериментального стенда; протокол испытаний; обработку результатов опытов, оценку погрешности, графики: , , .

3.8 Вопросы для самопроверки

1. Что такое естественная конвекция?

2. Физическая природа процесса теплоотдачи при свободной конвекции.

3. Закон Ньютона-Рихмана для конвективной теплопередачи.

4. Закон Ньютона-Рихмана для местной теплоотдачи.

5. Характер изменения температуры поверхности и местного коэффициента теплоотдачи по высоте трубы; режимы движения воздуха в пограничном слое, определение точки перехода.

6. Обобщение опытных данных с применением теории подобия.

7. Изобразите траектории свободного движения воздуха около горячей вертикальной трубы.

8. Что называется конвективным теплообменом? Какие различают виды конвекции?

9. Вследствие чего возникает естественная конвекция?

10. Какими числами подобия характеризуется конвективный теплообмен?

11. Особенности теплоотдачи капельных жидкостей по сравнению с теплоотдачей газов.

12. Гидродинамический и тепловой пограничный слой.

13. Опишите устройство и принцип работы установки.

14. Зачем в схему установки включен трансформатор?

ПРОТОКОЛ

Исследование теплоотдачи при естественной конвекции газа около горизонтальной трубы

« » 20 г.

Температура окружающего воздуха

Сила тока через трубу А.

Падение напряжения на трубе В.

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Координата x, мм	10	50	100	150	200	250	300	400	500	600
tx,
qu, Вт/м2
qk, Вт/м2
αx, Вт/м2
(GrPr)
Nux
ln(GrPr)
lnNu