Определение коэффициента теплоотдачи горизонтальной трубы при свободном движении воздуха. Матханова В.Э - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

7
5. Обработка результатов опыта
Для экспериментального определения среднего
коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции от
горизонтальной трубы используем уравнение Ньютона-
Рихмана в виде:
()
k
p ст ж
Q
Ft t
α
=
⋅−
,
2
В
т
мК
⋅
, (2)
где:
α
- средний коэффициент теплоотдачи;
ст
t - средняя температура стенки рабочего
участка трубы,
0
С ;
ж
t - температура воздуха,
0
С
;
k
Q - количество тепла, переданное воздуху за
счёт свободной конвекции с рабочего
участка трубы, Вт;
р
F - площадь рабочего участка трубы, м
2
.
Из приведённой зависимости видно, что величины,
входящие в правую часть, могут быть изменены в
опыте.
Тепловой поток
k
Q определяется из уравнения
теплового баланса:
k
л
QQQ=− , Вт , (3)
где:
Q - общий тепловой поток, переданный
воздуху с рабочего участка трубы, Вт;
л
Q - тепловой поток, переданный
окружающей среде путём излучения
с рабочего участка, Вт;
Величину
Q находим из условия равномерного
тепловыделения по всей длине трубы:
8
p
l
QW
l
=
⋅ , (4)
где:
W - мощность электрического нагревателя, Вт;
l - общая длина трубы, равная 0.9 м;
p
l
- длина рабочего участка трубы, равная
0.35м.
Лучистая составляющая в выражении (3)
определяется из соотношения:
44
273 273
5.67
100 100
ст ж
л p
tt
QF
ε
++

=⋅⋅⋅ −


,Вт, (5)
где:
ст
t ,
ж
t - соответственно, средние температуры
стенки рабочего участка трубы и
окружающего воздуха,
0
C;
- степень черноты рабочей поверхности,
равная 0.2.
Рабочая поверхность теплообмена для трубы
р
F
вычисляется из выражения:
рнp
Fdl
π
=
⋅ , м
2
, (6)
где:
н
d - наружный диаметр трубы, равный 0,03 м.
Температура стенки
ст
t находится как среднее
арифметическое значение показаний термопар,
установленных на рабочем участке трубы, т.е. в виде:
4
6432
tttt
t
ст
+
+
+
= ,
0
С . (7)
Таким образом, расчётная формула для
определения
α
имеет вид: 
                5. Обработка результатов опыта                                           lp
                                                                               Q =W ⋅        ,                      (4)
                                                                                          l
     Для экспериментального определения среднего             где: W - мощность электрического нагревателя, Вт;
коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции от               l - общая длина трубы, равная 0.9 м;
горизонтальной трубы используем уравнение Ньютона-                lp      - длина рабочего участка трубы, равная
Рихмана в виде:
                           Qk            Вт               0.35м.
                  α=                  ,        , (2)            Лучистая составляющая в выражении (3)
                     Fp ⋅ (tст − tж )   м2 ⋅ К            определяется из соотношения:
  где: α - средний коэффициент теплоотдачи;                                     t + 273  4  tж + 273  4 
        tст - средняя температура стенки рабочего         Qл = 5.67 ⋅ ε ⋅ Fp ⋅  ст       −             ,Вт,   (5)
                                                                                100   100  
              участка трубы, 0С ;
                                                             где:    tст , tж - соответственно, средние температуры
       tж - температура воздуха, 0С ;
                                                                                 стенки рабочего       участка трубы и
       Qk - количество тепла, переданное воздуху за
                                                                                 окружающего воздуха, 0C;
            счёт свободной конвекции с рабочего                          ε - степень черноты рабочей поверхности,
            участка трубы, Вт;                            равная 0.2.
       Fр - площадь рабочего участка трубы, м2 .
                                                                Рабочая поверхность теплообмена для трубы           Fр
     Из приведённой зависимости видно, что величины,      вычисляется из выражения:
входящие в правую часть, могут быть изменены в
опыте.                                                                       Fр = π d н ⋅ l p , м2 ,               (6)
     Тепловой поток Qk определяется из уравнения
теплового баланса:                                           где: d н - наружный диаметр трубы, равный 0,03 м.
                   Qk = Q − Qл , Вт ,              (3)
                                                               Температура стенки t ст находится как среднее
  где: Q - общий        тепловой      поток, переданный
                                                          арифметическое      значение    показаний     термопар,
             воздуху с рабочего участка трубы, Вт;
                                                          установленных на рабочем участке трубы, т.е. в виде:
        Qл - тепловой             поток,     переданный
             окружающей среде          путём излучения                              t2 + t3 + t4 + t6 0
             с рабочего участка, Вт;                                       t ст =                    , С.          (7)
                                                                                            4
     Величину Q находим из условия равномерного
тепловыделения по всей длине трубы:                            Таким   образом,    расчётная            формула    для
                                                          определения α имеет вид:

                          7                                                               8

Страницы