Учебное пособие: Теоретичні основи теплотехніки

Використана література

1.  М.Михеев, И.Михеева. Краткий курс теплопередач и, 1961.

2.  А. Баскаров й др. Общая теплотехника, 1963.

3.  Н.Кираковский, М.Недужий. Лабораторний практикум по курсу общей теплотехники, 1966.

4.  Є.Міговк та В.Єресько, Лабораторні роботи з загальної теплотехніки, 1960.

Міністерство освіти України

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя

Кафедра обладнання харчових технологій

Методичні вказівки

до лабораторної роботи № З

«Тепловіддача горизонтальної труби при вільному русі повітря».

Тернопіль 2003

У даних методичних вказівках подані теоретичні основи, опис експернментальної установки і практичні рекомендації лля проведення лабораторної роботи і обробки дослідних даних

Мета роботи - засвоїти знання з теорії" конвсктивнот теплообміну при вільному русі цілини (вільній конвекції), ознайомитись з метопи кою експериментального дослідження середньої характери стики процесу: іасвоіти поняття: чільна конвекція, тепловнР потік, густина теплового потоку, коефіцієнт тепловіддачі, температурний палір, теплофізичні властивості рідин.

Завдання

1. У процесі виконання експерименту визначити середні коефіцієнти тепловіддачі при вільному русі повітря біля горизонтальної трубн в залежності від температурного напору, стінка туби - навколишнє повітря.

2 Розрахував повну похибку експериментального визначення косфіціїнта тепловіддачі в даній лабораторній роботі.

3. Визначити коефіцієнт тепловіддачі за загальним критеріальнич рівнянням для учов експерименту і порівняти одержані значення з дослідними на графіку.

4 На основі виконаної роботи скласти звіт, що містить протокол спостережень, схему експериментальної установки, результати розрахунку з дослідних даних і з критсріальнОї залежності, розрахунок похибки.

До виконання роботи необхіднії приступати після поглибленого ознайомлення з літературою по темі /1-4/

Основні теоретичні відомості.

При розв'язанні техтчннх задач (наприклад, розрахунку теплових втрат трубопроводів, охолодження або нагрівання різних виробі н нрч металообробці, розрахунку тепло- і електрйОналювальних пристроїв тощо) часто епостер і гається теплообмін чіж твердич тілом і рухомою рідиною, який називається конвектнвним теплообміном, тепловіддачею аоо конвекцією

Характерною особливістю процесу є тісний зв'яюк теплообміну з рухом рідин Відрізняють вільний і вимушений рух рідини, а залежно від цього - вільну і вимушену конвекцію.

Вільним називається рух рідини під дією неоднорідного поля масових сил, ітрикладеннх до її частинок Масові сили можуть бути викликані зовнішніми іншими1 гравітаційним, магнітним, електричним. Вільний рух у гравітаційному полі виникає під дією різниці густин в різних точках простору, яка викликана різницею температур твердого тіла і навколишнього середовища Теплообмін, цю виникає при цьочуч називається тепловіддачею при вільній, конаекшї

У випадку нагрітої труби, розміщеної в повітрі, найближчі тари повітря ш.інхом теплопровідності нагріваються При цьому густина іїпго іченшугться і виникає внштовхувальна сила, під дією якої нагріте повітря підпічаггься. а йою місце гаймаг більш холодне. Якую ізометричні розміри, які характсриіуюіь об'см нонігря, достатньо великі, то взаємодія висхідних потоків нагрітого повітря і більш холодного, яке витісняє нагріте, практично відсутня. Іншими словами, розміри простору, які зайчає повітря, не впливають на інтенсивність теплообміну, який у цьому випадку називається вмілою конвекцією. Процес тепловіддачі оиіиюггься коефіцієнтом тепловіддачі. Вт/м2К.

 (1)

де а – коуфіцієнт тепловіддачі: представляє собою кількість теплоти, яку приймає обо віддає одиниця поверхні тіла при температурному напорі 1 К

де Qк – тепловий потік, який передається нагрітим поверхням шляхом конвенції, Вт

F – площа поверхні тіла м2

tc і tр - температура відповідно поверхні стінкн і рідини (в даному випадку навколишнього повітря), 0С

За формулою (1) визначають локальні значення а , якщо необхідно дослідити тепловіддачу в стаціонарних умовах на всій поверхні

 (2)

Важливо зазначити, що коефіцієнт тепловіддачі не являється фізичною характеристикою, тобто, одержавши в ході ексиернченту яке-небудь значення а, не можна стверджувати, що відоме значення кпсфіпігнтії тепловіддачі повітря.

Інтенсивність тепловіддачі при вільному русі у великому об'ємі буде залежати від швидкості руху рідини (остання буж тич більша, чим більший температур ний напір між стінкою і напколмігшім середовищем), фізичних властивостей середовища, форчн і положеній тіла в просторі і ряду інших факторів Залежно відзначення і співвідношення величин, характеру руху рілннн біля стінки буде різним при малому температурному напорі переважає ламінарний режим рух), при великому - турбулентний Відповідно до цього і змінюється тепловіддача

У даній робим необхідно встановити вплив температурного напору на інтенсивність тепловіддачі.

Інструментом для цього може служити теорія подібності, яка дозволяє узагальнити розрізнені експериментальні дані у вигляді крнтерійльннх рівпнпь Для галів і крапельних рідин при Рг > 0,7 узагальнена критеріальна формула для розрахунку теплообміну при вільній конвекції у великому об'ємі мас вигляд

Nu=c(Gr,Pr)n (3)

де Nu - критерій Hуссeльта або критерій тепловіддачі, який характеризує інітенсивність в пограничночу шарі

 (4)

де l0 - визначальний розмір поверхні (для горизонтальної труби діаметр), м:

λ - коефіцієнт теплопровідності рідини, Вт/ М Кч

Gr - критерій Грaсгофа, або критерій підіймальної сили. який харакгеризує кінематичну подібність явищ при вільному русі рідини.

Критерій Грасгофа визначається за формулою:

 (5)

де g = 9,81 м/с - прискорення вільного падіння;

v - кінематична в'язкість рідини м/с;

β-коефіцыэнт об'ємного розширення рідини, 0С

∆t - різниця температур між стінкою труби і повітрям;

Рг - критерій Прандтля. який характеризує фізичні властивості рідини.

 (6)

де а - коефіцієнт температуропровідності. м2/с.

Для визначення констант с і п при вільній: конвекції біля горизонтальної труби використовується табл. 1

Таблиця 1

У залежності (3) в якості визначального розміру для тіл обертання використовується діаметр (l0 = d), а в якості визначальної температури - середня температура пограничного шару

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37