Учебное пособие: Теоретичні основи теплотехніки

 (7)

за якою в довідникових таблицях знаходнгь значення фізичних параметрів середовища; а,v,λ,β

Для повітря коефіцієнт об'ємного розширення знаходять за формулою ідеального газу, 1/К:

 (8)

де: Тm - визначальна температура. К

Тm = tm.+273,15.

Опис експериментальної установки

Експериментальна установки (рис, 1) служить для визначення коефіцієнта тепловіддачі від горизонтальної труби до навколишнього повітря при нагріві поверхні трубн від 30 до 125 0С. Вона повинна бути розміщена в кімнаті з достатньо спйкою температурою навколишнього повітря.

Основний елемент установки - горизонтальна труба, в якості якої використаний трубчаттий електронагрівач (ТЕН), довжиною 995 мм і зовнішнього діаметра D = 14 мм. Теплоізоляцій ТЕНа на торцях забезпечується фарфоровими пробками, за допомогою яких він закріплюється на вертикальних стійках. Електроживлення ТЕНа здійснюється провідинками, розміщених в отворах стійок. Кількість виділеної і розсіяної в навколишній простір теплоти визначається за витратами електроенергію яку спожинає ТЕН Потужність, яку спожива ТЕН, регулюється лабораторним автотрансформатором і вимірюється ваттметром 5Д500Д4 класу 0,5.

Для зменшення променевої складової розсіюваної теплової" потужності поверхня ТЕНа покрита шаром нікелю. в результаті чого середня степінь чорноти по нормалі до поверхні складав не більше 0,015

Рис. 2. Встановлення термопар  на поверхні труби.

Температура зовнішньої стінки ТЕНа вимірюється за допомогою шести хромельалючепєвих термопар, розташованих рівномірно по довжині і по кільшо труби (термопари стандартної градуіровки з чутливістю 41 мкВ/К і граничною допустимою похибкою не більше 0,16 мВ за ГОСТ 3044-74)

Термоелектрони діаметром 0,2 мм ізольовакі кремнеземною ниткою. Схема установки термопар на ТЕН показана нарис 2.

Технічні дані установки

Установка забезпечує низначения в ході виконання експерименту в діапазоні температур ∆t= 30...120 0С і повною похибкою не більше 0,6 Вт/м2-К або 7% (достовірна імовірність Р = 0.68) При цьому вмазаному діапазоні ∆t середньоквадратнчне відхилення дослідних даних вкл розрахованих за критеріальними залежностями складає 5-8%.

Значення всіх величин необхідно заміри і н в стаціонарному тепловому режиме Максимальний час виходу установки на стаціонарний режим після включення не більший 75 хв. Час стабілізації теплового режиму працюючої установці після підвищення температури стінки труби не більший 25 хв

Максимально допустима температура поверхні дослідної труби 330 0С(30 Вт навантаження на ТЕН).

Зміна потужності ТЕНа при коливанні напруги в системі не більше 0,2. 0,4 Вт. Максимальна різниця температур між показнчкани термопар по поверхні труби 10.. 15 0С

Максимально допустимий час заміру (індикації) температури в окремій точці труби А565-2С

Променева складова розсіюваної потужності при значенні температури поверхні труби 40.,. 120 "С-нс більше 4%.

Методика досліджень

Після ознайомлення з експериментальною установчою включають тумблер живлення, після чого засвічується сигнальна лампочка і табло цифрової індикани мілівольтметра (див рис П

У процесі виконання лабораторної роботи необхідно одержати значення для 3-4 теплових режимів Тепловий режим задасться електричною потужністю ТЕНа за допомогою ЛАТРа і ватметра.

Навантаження на ТЕН для кожного теплового режиму вибирають довільно в діапазоні 5...25 Вт. Про перебільшення навантаження наТЕНа (більше 30 Вт) сигналізує світлове табло 13.

Всі заміри проводяться при строго встановленому в часі тепловому стані ТЕНа (стаціонарний режим) Тому після надання наступного навантаження на ТЕН необхідно постійно записувати покази термопар Т1...Т6.

Через деякий час теплові трати конвекцією і випромінюванням вш поверхні ТЄЕіа в навколишній простір досягнуть постійних значень Цей стан фіксується а часі за незмінними показами термопар ТІ-Т6 3 участю викладача студент робить висновок про настання стацюнарното теплового режиму Далі проводять три-чотири серії вимірювань електричної навантаження на ТЕН, температуру стінки труби з температурами Т1-Т6 і середньої температури навколишнього середовища

Одержані покази приладів заносять в табл. З, після цьою установку переводять на повий тепловий режим і вимірювання повторюють у відповідності з викладеною методикою.

У процесі виконання лабораторію і роботи необхідно з'ясувати всі складові для розрахунку повної похибки при визначенні дослідного коефіцієнта тепловіддачі

В процесі досліду необхідно уникати різких рухів біля труби.

Обробка результатів експерименту

Тепловий потік, який передається три юігшлі.пою трубою шляхом конвекції становить, Вт

Qk=Q-Qn (9)

де Q-сумарний тепловий потік який передається в зовнішнє середовище шляхом конвенції і випромінювання, визначається за потужністю W нагрівача:

Q=W

Qn - променистий тепловий потік, який передасться трубі шляхом Вт:

 (10)

де С0=5.67 Вт/м2К4 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;

εп= ε01,2 – степінь чорноти поверхні із врахуванням напівсферичним випромінюванням;

ε0=0,045 – степінь чорноти по нормалі до поверхні випромінювання (εп=0,054);

F=πdl – площа поверхні труби, м2;

Тс і Тр – абсолютні температури дослідної труби і навколишнього повітря.

Середня температура стінки. 0С (К);

де: tci, - середня температура стінки в одній серії замірів

 (11)

де tTі- покази термопар Т1-Т6 в одній серії замірів;

п - кількість замірів температур стінки в одному стаціонарному режимі (ножна обмежитися трьома-чотирма замірами).

Аналогічно середня температура навколишнього повітря, 0С.

де tp1, - покази термометра

Одержані значення tc і tр заносять, в табл. 2 і далі розраховують значення необхідних величин.

Коефіцієнт тепловіддачі визначають за рівнянням (2). Результати дослідів представляють у вигляді графіка залежності.

α=f(∆t) (12)

яка є строго справедлива лише для даної дослідної труби. Тому необхідно співставити результати дослідів з αр, одержаними з розрахунку за формулою (3).

Розрахунок коефіцієнт тепловіддачі αр проводить для дослідних значень tc, tр, tж.

Постійні с і п вибирають з табл. 1. а необхідні фізичні властивості сухого повітрі (Р=1,01∙105)- із табл.2

Результати розрахунку представляють у вигляді плавної кривої за формулою (12).

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