14.2Тәжірибелік қондырғыны сипаттау
Қондырғы диаметрі әр түрлі екі коаксиалды түтік цилиндрлерден құрылған, диаметрі кіші цилиндрдің ортасында электр қыздырғыш орнатылған (14.2 сурет). Электр қыздырғыштың қуаттылығын реостатпен реттеліп және вольтметр мен амперметр көрсеткіштерімен анықтайды. Цилиндрлердің шеткі беттері жыл ысырап болмау үшін жылуизоляцияланып қақпақшалармен жабылған. Цилиндрлер арасында ауа қабаты арқылы жылу тасымалдау процесі жүреді, яғни жылулық беріліс шектелген кеңістікте өтеді. Шектелген кеңістікте жылу тасымалдау процесі сәуле тарату (радиация) және конвекция нәтижесінде өтеді.
14.2 Сурет. Тәжірибелік қондырғының сұлбасы:
1 және 2- болат түтіктері; 3- электрқыздырғыш; 4- амперметр; 5- вольтметр; 6- термопара; 7- қосқыш; 8- милливольтметр; 9- термостат; 10- реостат.
14.3 Жұмыстың орындалу тәртібі
Қондырғыны электр желісіне қосқаннан кейін реостатты қыздырғыштың максималды қуаттылықты қамтамасыз ететін шеткі күйіне орнатамыз. Стационарлық режимнің орнатылғанын күтеміз, оны термопара көрсеткіштері өзгермеуі арқылы байқаймыз. Тәжиребені реостаттын орта және қарама қарсы күйінде қайталаймыз. Өлшенген мәліметтерді 14.1 кестеге енгіземіз. Ішкі цилиндр бетінің температурасын Тішкі термометрдің үш ең үлкен орташа арифметикалық мәндерімен, ал сыртқы цилиндрдің Тсырт үш ең кіші орташа арифметикалық мәндерімен анықтайды.
14.1 кесте Тәжиребелік нәтижелер
U, B. |
I, A. |
Термопара көрсеткіштері |
Tсырт,К. |
Tішкі,K |
|||||||
T1 |
T2 |
T3 |
T4 |
T5 |
T6 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
14.4 Тәжірибелік нәтижелерді өңдеу
Электр қыздырғыш арқылы берілетін жылу ағынының қуаты үш бөліктен тұрады:
N = I∙U = Nк + Nизл+ NПОТ, [Вт] (14.13)
мұнда Nк – конвекциямен берілетін жылулық ағынның қуаты, [Вт];
Nизл – сәуле тарату арқылы берілетін жылу ағынының қуаты, [Вт];
NПОТ – құрылғының екі шеткі жағынан ысырабтанатын жылу мөлшері,[Вт].
Электр қыздырғышы арқылы берілетін жылу ағынының қуаты мына формуламен анықталады:
N= U∙I= Nк + Nизл, [Вт] (14.14)
Конвективтік жылу ағынының қуатын қабатша арқылы берілетін жылуөткізгіштікпен анықтаймыз, яғни келесі формуламен:
[Вт] (14.15)
мұнда
-
ауа
қабатшасының эквивалетті жылуөткізгіштік
коэффициенті,
[Вт/м∙К];
-
қабатша
қалындығы,[м];
-
орташа
жылу алмасу беті
,
[м2];
dСР- қабатшаның орташа диаметріd СР= 0.5∙ (d1 +d2), [м].
=350мм- цилиндр ұзындығы, d1= 90 мм және d2= 120 мм- цилиндрлердің диаметрі.
Жылу өткізгіштігінің эквивалентті коэффиценті мына өрнек арқылы аңықталады:
(14.16)
мұнда к – конвекция коэффициенті;
- орташа температурада ауа қабатшасының жылу өткізгіштік коэффициенті 5.3 кестеден аңықталады
Тср = 0,5 (Тсырт+Тішкі) (14.17)
Конвекция коэффициенті мына өрнек арқылы анықталады:
(14.18)
-
Грасгоф
және Прандтль критерийлары.
Грасгофкритериі:
(14.19)
мұнда
- -көлемдік
ұлғаю коэффициенті,(
=
1/Тср);
-
ауа
қабатшасының орташа диаметрі:
ср
=
0,5(d1
+
d2
),
d2
= 90 мм, d1
=
120 мм.
-
цилиндрлер
арасындағы температура айырымы;
-
ауа
қабатшасының кинематикалық тұтқырлығы
5.3
кесте.
Прандтль критериін 5.3 кестеден табады
Анықталған мәндер бойынша К -ның мәнін анықтаймыз, ал (14) өрнектен NИЗЛ– ны табамыз:
Стефан – Больцман заңы бойынша
14.2 кесте Есептеу нәтижелері
N, Вт. |
Gr |
Pr |
εК |
NК |
Nизл |
εпр |
ε |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14.3кесте. Қысым 101325 Па (1 бар) болғанда құрғақ ауаның физикалық параметрлері.
Т, К. |
ρ, кг/м3. |
Ср, кДж/ (кг∙К). |
λ∙102, Вт/(м∙К). |
а∙102, м2/ч. |
μ∙105 |
ν∙106, м2/с. |
Рr |
263 |
1,342 |
1,009 |
2,361 |
6,28 |
1,67 |
12,43 |
0,712 |
273 |
1,293 |
1,005 |
2,442 |
6,77 |
1,72 |
13,28 |
0,707 |
283 |
1,247 |
1,005 |
2,512 |
7,22 |
1,77 |
14,16 |
0,705 |
293 |
1,205 |
1,005 |
2,593 |
7,71 |
1,81 |
15,06 |
0,703 |
303 |
1,165 |
1,005 |
2,675 |
8,23 |
1,86 |
16,00 |
0,701 |
313 |
1,128 |
1,005 |
2,756 |
8,75 |
1,91 |
16,96 |
0,699 |
323 |
1,093 |
1,005 |
2,826 |
9,26 |
1,96 |
17,95 |
0,698 |
333 |
1,060 |
1,005 |
2,896 |
9,79 |
2,01 |
18,97 |
0,696 |
343 |
1,029 |
1,009 |
2,966 |
10,28 |
2,06 |
20,02 |
0,694 |
353 |
1,000 |
1,009 |
2,047 |
10,87 |
2,11 |
21,09 |
0,692 |
363 |
0,972 |
1,009 |
3,128 |
11,48 |
2,15 |
22,10 |
0,690 |
373 |
0,946 |
1,009 |
3,210 |
12,11 |
2,19 |
23,13 |
0,688 |
393 |
0,898 |
1,009 |
3,338 |
13,26 |
2,29 |
25,45 |
0,686 |
413 |
0,854 |
1,013 |
3,489 |
14,52 |
2,37 |
27,80 |
0,684 |
433 |
0,815 |
1,017 |
3,640 |
15,80 |
2,45 |
30,09 |
0,682 |
453 |
0,779 |
1,021 |
3,780 |
17,10 |
2,53 |
32,49 |
0,681 |
473 |
0,746 |
1,026 |
3,931 |
18,49 |
2,60 |
34,85 |
0,680 |
523 |
0,674 |
1,038 |
4,268 |
21,96 |
2,74 |
40,61 |
0,677 |
573 |
0,615 |
1,047 |
4,606 |
25,76 |
2,97 |
48,33 |
0,674 |
,[Вт] (14.20)
мұнда Т2= Тішкі, Т1= Тсырт
Бұл формуладан келтірілген қаралық дәрежесінің шамасын табамыз. пр, содан соң цилиндр материалдарының қаралық дәрежесін мына формуламен табамыз
(14.21)
Екі цилиндрде бір материалдан жасалғандықтан ε1= ε2 болады; қатты дененің сәуле шығару коэффициенті мына формуламен есептеледі.
Сонда
(14.22)
Қатты дененің сәуле тарату коэффициентін мына өрнек арқылы анықтаймыз:
С = ε∙С0 (14.23)
Есептеу нәтижелерін 5.2 кестеге енгіземіз