Местная теплоотдача при турбулентном движении воздуха в трубке

Сущность метода определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 19.06.2014
Размер файла 545,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Волжский филиал Московского энергетического института

(Технического университета)

Кафедра промышленной теплоэнергетики

Лабораторная работа № 8

по курсу « Тепломассообмен »

Местная теплоотдача при турбулентном движении воздуха в трубке

Выполнил: Сафин Ф.Г.

Группа ТЭ-11В

Преподаватель: Шевцова С.Б.

Волжский 2014

1. Цель работы

Ознакомление с методом определения местного коэффициента теплоотдачи при течении теплоносителя в трубе. Провести измерение коэффициента теплоотдачи для различных сечений трубы при различных скоростях движения воздуха. Определение длины начального термического участка. Выявить влияние скорости движения воздуха. Обработка опытных данных в критериальном виде.

2. Назначение работы

Работа посвящена изучению основных закономерностей теплоотдачи при турбулентном движении воздуха в равномерно обогреваемой круглой трубе (). Найти зависимость предельного числа Нуссельта от числа Рейнольдса.

3. Теоретические основы работы

Теория конвективного теплообмена рассматривает процессы переноса теплоты в движущихся жидкостях и газах, течение жидкости может быть ламинарным и турбулентным. О режиме течения судят по значению числа Рейнольдса.

(1)

Развитое турбулентное течение в трубах устанавливается при .

При постоянных физических свойствах жидкости после заполнения устанавливается постоянное распределение скорости, характерное для данного режима течения.

Расстояние, отсчитываемое от входа до сечения, соответствующего слияния пограничного слоя, называется длиной гидродинамического начального участка (участка гидродинамической стабилизации). При практически с самого начала развивается турбулентный пограничный слой.

На некотором расстоянии от входа, равном , тепловой пограничный слой заполняет все сечение трубы и вся жидкость участвует в теплообмене. - начальный тепловой участок, участок термической стабилизации.

Длина начального теплового участка () зависит от большого количества факторов: от коэффициента теплопроводности, наличия гидродинамической стабилизации, числа Рейнольдса, распределения температур на входе и т. п.

Теория показывает, что в случае :

(2)

, а - диаметр трубы.

В каждом опыте надо определить несколько значений коэффициента теплоотдачи:

где ;(3)

- напряжение, подаваемое на стенку трубы, В;

- электрическое сопротивление трубки, Ом;

- коэффициент тепловых потерь, Вт/К;

- коэффициент перевода.

В интервале температур (0єС, 50єС) для термопар типа ХД термоЭДС практически линейно зависит от температуры, то есть .

Средняя скорость воздуха определяется по формуле:

(4)

- расход воздуха , кг/с; - среднемассовая температура воздуха на входе и выходе участка.

Уравнение подобия имеет вид:

(5)

где .

Для воздуха число Прандтля практически постоянно и зависимость предельного Nu от Pr в данной работе получить невозможно.

Требуется найти зависимость предельного от Re, которую можно представить в виде:

(6)

Задача сводится к отысканию С и n.

4. Описание установки

Опытный участок представляет собой тонкостенную трубу (1) из нержавеющей стали с прикрепленными к ней с двух концов цилиндрическими камерами (2) и (3) из органического стекла. Движение воздуха по трубе осуществляется газодувкой центробежного типа (5), приводимой в движение электродвигателем (6) постоянного тока. Электродвигатель через выпрямитель (7) и регулятор напряжения (8) подключен к сети переменного тока. С помощью регулятора напряжения можно изменять частоту вращения ротора электродвигателя, соответственно расход воздуха.

Опытная трубка (1) при помощи токоведущих проводов подключена к понижающему низковольтному трансформатору (10), первичная обмотка которого через регулятор напряжения (11) соединена с сетью переменного тока 220 В. Во время проведения опыта постенке трубки (1) протекает электрический ток, сила которого может изменяться регулятором напряжения (8).

Схема установки.

Напряжение на опытной трубке измеряется цифровым вольтметром (4).

В торцевых поверхностях входной и выходной камер опытного участка имеются отверстия, в которых вставлены тонкие трубки с помещенными в них термопарами (12). Подогрев воздуха в опытном участке измеряется дифференциальной термопарой, горячий и холодный спаи которой расположены соответственно в выходной и входной камерах.

Для измерения температуры стенки опытной трубки в пяти точках ее боковой поверхности приварены горячие спаи (14) хромелькопелевых термопар. Эти термопары имеют общий холодный спай, помещенный во входную камеру. Таким образом, измерение температуры стенки трубки и температуру на выходе из опытного участка в данной работе проводится относительно температуры воздуха на входе, то есть относительно комнатной температуры , измеряемой ртутным термометром.

- термоЭДС термопары «выход-вход» воздуха;

- термоЭДС термопар на стенки трубки, измеряется цифровым вольтметром.

Координаты горячих слоев термопар на стенке трубы

Таблица №1.

№ термоп.

0

1

2

3

4

5

6

Координата х, мм

0

75

150

225

300

375

450

5. Данные установки

=7,4 мм - внутренний диаметр трубы;

=80 мм - наружный диаметр трубы;

=450 мм - длина рабочего участка;

=0,047 Ом - электрическое сопротивление трубки;

=0,08 В/К - коэффициент тепловых потерь;

=13,52 К/mВ - коэффициент перевода;

=75 мм - расстояние между термопарами.

Протокол измерений

п/п

UДВ, В

U, В

, mB

, mB

1

2

3

4

5

1

0,7

0,41

0,91

16

2

0,7

0,41

0,85

16

3

0,7

0,41

0,79

16

4

0,7

0,41

0,73

16

5

0,7

0,41

0,67

16

6. Обработка результатов измерений

По табл. «Физические свойства воздуха» при давлении , находим следующие величины:

кг/м3 , Дж/кг·К , Вт/м·К , м^2/с.

Зададимся расходои воздуха .

Определяем тепловой поток: , где

Вт, Вт,

тогда

Вт.

Определим местную плотность теплового потока:

Вт/м2 .

Определим среднюю скорость движения воздуха:

м/с .

Определяем число Рейнольдса:

Определяем длину начального теплового участка:

м,

.

7. Расчет

Ввиду того, что чувственно термоЭДС на входе и выходе из трубки и термо ЭДС в пятом сечении, расчет ведем по формуле:

, где .

, где

,

, .

,

Определить стабилизационную температуру в пяти опытах:

, ,

, .

Определяем температуру в каждом сечении по координате:

,

, ,

, .

Определяем коэффициент теплоотдачи в каждом сечении:

.

,

, ,

, .

Построим график зависимости.

Определим скорость движения воздуха по всходу в каждом опыте:

м/с ,

м/с , м/с ,

м/с , м/с .

теплоотдача труба термический воздух

Определяем число Рейнольдса для каждого опыта:

, ,

, ,

, .

Определим коэффициент теплоотдачи для каждого опыта:

,

, ,

.

Определим:

, ,

, .

Построим график зависимости .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определим значения С и n:

.

Определяем абсолютную погрешность коэфициента теплоотдачи.

.

.

, ,

,.

,

Определим и :

,

.

Пусть

,

Определим и :

, так как , тогда:

.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Описание процесса передачи тепла от нагретого твердого тела к газообразному теплоносителю. Определение конвективного коэффициента теплоотдачи экспериментальным методом и с помощью теории подобия. Определение чисел подобия Нуссельта, Грасгофа и Прандтля.

    реферат [87,8 K], добавлен 02.02.2012

  • Определение коэффициента теплоотдачи при сложном теплообмене. Обмен теплотой поверхности твёрдого тела и текучей среды. Использование уравнения Ньютона–Рихмана при решении практических задач конвективного теплообмена. Стационарный тепловой режим.

    лабораторная работа [67,0 K], добавлен 29.04.2015

  • Теплоотдача при вынужденном движении теплоносителей; естественной конвекции, изменении агрегатного состояния вещества. Движение жидкости около горизонтальной и вертикальной поверхности. Значения коэффициента теплоотдачи для разных случаев теплообмена.

    презентация [1,3 M], добавлен 24.06.2014

  • Основное назначение парогенератора ПГВ-1000, особенности теплового расчета поверхности нагрева. Способы определения коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к рабочему телу. Этапы расчета коллектора подвода теплоносителя к трубам поверхности нагрева.

    курсовая работа [183,2 K], добавлен 10.11.2012

  • Расчёт состояния и параметров пара в начале и конце процесса, коэффициента теплоотдачи у поверхности панели. Расчёт газовой постоянной воздуха, молекулярной массы и количества теплоты. H-d-диаграмма влажного воздуха. Понятие конвективного теплообмена.

    контрольная работа [336,5 K], добавлен 02.03.2014

  • Определение массовой, объемной и мольной теплоемкость газовой смеси. Расчет конвективного коэффициента теплоотдачи и конвективного теплового потока от трубы к воздуху в гараже. Расчет по формуле Д.И. Менделеева низшей и высшей теплоты сгорания топлива.

    контрольная работа [117,3 K], добавлен 11.01.2015

  • Моделирование процессов конвективного теплообмена. "Вырождение" критериев подобия. Определение средней скорости жидкости в трубе. Теплоотдача при продольном обтекании горизонтальной поверхности. Изменение коэффициента теплоотдачи вдоль пластины.

    презентация [175,2 K], добавлен 18.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.