Лабораторная работа 4 Задание : Провести измерения средней температуры поверхности горизонтально расположенной трубы и определить коэффициент теплоотдачи при свободном движении окружающего воздуха для нескольких режимов нагрева. Обобщить результаты эксперимента с использованием теории подобия.

1 – металлическая труба; 2 – нагреватель; 3 – термопары Принципиальная схема установки

Горизонтальная металлическая труба с внутренним электрическим нагревателем. На наружной поверхностях трубы установлено шесть термопар для измерения средней температуры.

Автотрансформатор для регулировки мощности нагревателя

Милливольтметр для измерения термо-ЭДС термопар

Переключатель термопар

трансформатор Включи электропитание установки: Включи установку, поставь режим «теплоотдача» Момент включения установки соответствует нулевому моменту времени.

Установи мощность нагревателя согласно указаниям преподавателя или лаборанта.

Показания трансформатора (мощность нагревателя) Геометрические параметры трубы Комнатную температуру

Сними показания милливольтметра на каждой из шести термопар С интервалом в 5 минут определяй среднее значения температуры на поверхности трубы.

Результаты измерений занеси в таблицу. 1,15 Например так… 1,21,25 1,21,15 Вычисли среднее значение термо-ЭДС всех шести термопар. В примере это 1,2 мВ.

Используя тарировочную таблицу хромель-копелевой термопары, 10+ 8,6 = переведи милливольты в градусы: величина термо-ЭДС 1,2 мВ - соответствует о СоС18,6

ВНИМАНИЕ! Не забывай, что термопары показывают превышение температуры измерительного спая над комнатной. Это означает, что полученная по тарировке величина соответствует разности температур стенки трубы и атмосферного воздуха о СоС о С.43,1 + и для определения температуры поверхности трубы, к показаниям термопар следует добавить значение комнатной температуры: 18,6 = t ст – t атм = t t ст = t + t атм = t атм = 24,543,1 Результаты определения температуры занеси в таблицу: 18,6 Не забывай регистрировать мощность нагревателя, например: 75 Ватт 75

Повторяй процедуру определения средней температуры поверхности трубы с интервалом в 5 минут. Данные заноси в таблицу. Время, мин Показания термопар, мВ t, о С t ст, о С W, Вт , ,15 1,2 1,25 1,25 1,2 1,15 18,6 43, ,95 3,0 3,05 3,1 3,0 2,9 45,0 69, ,9 4,0 4,0 4,05 4,05 4,0 59,3 83, ,45 4,45 4,5 4,55 4,55 4,5 66,4 90, ,55 4,55 4,6 4,65 4,65 4,6 67,7 92, ,6 4,65 4,65 4,7 4,65 4,65 68,1 92,6 76 Продолжай измерения до установления стационарного теплового режима, когда температура поверхности не перестанет изменяться с течением времени.

Из закона Ньютна-Рихмана ( Q = A t ) рассчитай коэффициент теплоотдачи на поверхности трубы. Используя таблицу «Теплофизические свойства воздуха» (Приложение 4) по комнатной температуре найди величину критерия Прандтля ( Pr ). Вычисли значения критерия Грасгофа ( Gr = g l 3 t / 2 ) и критерия Нуссельта ( Nu = l / ), для нахождения теплопроводности и вязкости воздуха используй таблицу свойств воздуха (Приложение 4). Рассчитай величины lg (Nu) и lg (Gr Pr).

Измени мощность нагревателя согласно указаниям преподавателя или лаборанта. Переходи к следующему режиму. Повтори измерения температуры поверхности трубы в стационарном режиме и критериальную обработку полученных опытных данных: Повторяй эту процедуру для нескольких режимов, количество которых ( ) задается преподавателем. рассчитай величины lg (Nu) и lg (Gr Pr).

Когда все замеры выполнены …

Проведи графическую обработку результатов опытов: В логарифмических координатах - построй график критериального уравнения теплоотдачи при свободном движении окружающего воздуха Nu = 0,5 (Gr Pr) 0,25 в виде прямой линии lg(Nu) = lg 0,5 + 0,25 lg(Gr Pr). -0,5 0 0,5 1 1, lg (Gr Pr) lg Nu - на графике нанеси точки, соответствующие результатам, полученным при обработке каждого режима нагрева. - оцени относительную погрешность отклонения опытных данных от критериального уравнения.