ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Расход теплоносителей
Счетчик воды Счетчик газа
№ опыта Z
1нач
, л Z
1кон
, л
τ
1
, с
Z
2нач
, м
3
Z
2кон
, м
3
τ
2
, с
1 2,0 6,0 114 134,760 134,790 49
2
3
Температура теплоносителей
Вода
Воздух
B
в
= гПа, t
в
= °C
№ опыта
t
11
, °С t
12
, °С
Е
21
, мВ
t
21
, °С
Е
22
, мВ
t
22
, °С
1 51,3 50,9 1,5 22,9 2,5 37,64
2
3
Обработка опытных данных
1 По эмпирической формуле, полученной в результате аппроксимации стандартной калибровочной таб-
лицы для термопары Х – К, по величинам термоЭДС рассчитываем температуры воздуха на входе и выходе из
теплообменника, занося полученные результаты в таблицу:
t
21
= 0,8401 + 14,723Е
21
= 0,8401 + 14,723⋅1,5 = 22,9 °С;
t
22
= 0,8401 + 14,723Е
22
= 0,8401 + 14,723⋅2,5 = 37,64 °С.
2 Средние температуры воды и воздуха
51,1)/2950351()/2(
12111
=
+
=
+
= ,,ttt °С;
,230)/264379(22)/2(
222112
=
+
=
+
= ,,ttt °С,
3 Объемный расход воды
G
1
= (Z
1кон,
– Z
1нач,
) ⋅ 10
–3
/τ
1
= (6 – 2) ⋅ 10
–3
/114 = 3,5 ⋅ 10
–5
м
3
/с.
4 Объемный расход воздуха
G
2
= (Z
2кон,
– Z
2нач,
)/τ
2
= (134,790 – 134,760)/49 = 6,12 ⋅ 10
–4
м
3
/с.
5 Массовый расход воздуха определяем, записав на основании уравнения состояния идеальных газов
12
2
2
RT
BG
M =
,
где В – барометрическое давление воздуха, Па; R – газовая постоянная воздуха, R = 287 Дж/(кг⋅К). Подставляя
значения параметров, находим (при В = 1009 гПа):
кг/с10257
)273(22,9287
10126100900
4
4
2
−
−
⋅=
+⋅
⋅⋅
= ,
,
M
.
6 Учитывая, что в интервале температур 0…100 °С удельная массовая теплоемкость воздуха с
pm
= 1005
Дж/(кг⋅К) [3], находим количество тепла, полученное за единицу времени воздухом
Q
2
= M
2
с
pm
(t
22
– t
21
) = 7,25⋅10 – 4⋅1005⋅(37,65 – 22,9) = 10,7 Вт.
Отметим, что это только то тепло, которое пошло на нагрев воздуха. Однако через теплопередающую по-
верхность внутренней трубки было передано еще и тепло Q
2пот
, которое ушло в окружающую среду в результа-
те свободной конвекции на наружной поверхности наружной трубы. В соответствии с законом Ньютона-
Рихмана количество этого тепла будет
Q
2пот
= α
нар
(t
c.нар
– t
21
)F
нар
, (3)
где α
нар
– коэффициент теплоотдачи к наружному воздуху, Вт/(м
2
⋅К); t
c.нар
– средняя температура наружной по-
верхности наружной трубы, °С; F
нар
– площадь теплоотдающей поверхности, м
2
. С приемлемой точностью бу-
дем считать, что
t
c.нар
= t
21
+ ( )(
212
tt
−
/2 = 22,9 + (30,2 – 22,9)/2 = 26,4 °С.
Поверхность теплообмена с окружающим воздухом
F
нар
= πD2L = 3,1416⋅0,027⋅2 = 0,1696 м
2
.
Чтобы найти α
нар
, рассчитаем сначала значение критерия Грасгофа
)(Gr
212
2
3
2
tt
gD
−β
ν
= ,
