Книги по разным темам
Pages: | 1 | ... | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Спостергаючи за змною температури повтря на виход з труби теплообмнника, дочекатися встановлення стацонарного теплового стану (СТС). Псля настання СТС можна приступати до зняття показань.
Необхдно зафксувати температуру води в теплообмннику, температуру повтря на вход та виход з труби теплообмнника.
Задаючись тривалстю дослду (за секундомром), за допомогою чильника витрати повтря визначити обсяг повтря, що проходить через установку за час дослду (тривалсть одного дослду склада 1...3 хв.).
На цьому закнчуться цикл вимрв для дано витрати повтря.
За допомогою коркового крана зменшити подачу повтря на установку (про значимсть змни говорить рвень шуму повтря в труб) провести вимри аналогчним образом. Усього виконуться п'ять дослдв.
Результати вимрв занести в таблицю 6.1.
Таблиця 6.Результати вимрв ОбТм повтря Трива- Температура, С № допо чильни- сть доповтря слду води ку, дм3 слду, с на вход на виход 5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТВ ЕКСПЕРИМЕНТУ 1. Перевести ус величини таблиц 6.1 у систему одиниць SI:
1 дм3 = 110-3 м3;
2. Визначити витрату повтря, що вдповда нормальним умовам:
Vв, м3/с, V0 = (1+ / 273) tвх де Vв - витрата повтря по чильнику, м3;
tвх - температура повтря на вход в трубу, С;
- тривалсть одного дослду, с.
3. Визначити збльшення ентальп повтря в теплообмннику:
t t i = C0вх - C0вих, Дж/м3, tвх tвих tвх tвих t t де C0вх, C0вих - середн тепломност повтря при заданих температурах, Дж/(кгК);
t - густина повтря в залежност вд температури, кг/м3.
Фзичн властивост повтря в залежност вд температури приведен в таблиц 6.2.
Таблиця 6.Теплофзичн властивост сухого повтря при нормальному тиску t, С Cp, Дж/(кгК) 102, Вт/(мК) 106, м2/с, кг/м0 1,005 2,44 13,28 1,10 1,005 2,51, 14,16 1,20 1,005 2,59 15,06 1,30 1,005 2,67 16,00 1,40 1,005 2,76 16,96 1,50 1,005 2,83 17,95 1,60 1,005 2,90 18,97 1,70 1,009 2,96 20,02 1,4. Кльксть теплоти, що поглинаться повтрям при проходженн його через теплообмнник:
Q = i, Вт.
V5. Густина теплового потоку вд води до повтря через стнку труби:
q = Q / F, Вт/м2, де F = DвнL - внутршня поверхня труби, м2.
6. Середньологарифмчна рзниця температур води та повтря:
= ( - / ln(, tДт t1 t2) t1/ t2) де t1 = tвод - tв,вх - рзниця температур води повтря на вход у теплообмнник, С;
t2 = tвод - tв,вых - рзниця температур води повтря на виход з теплообмнника, С.
7. Середнй коефцнт тепловддач конвекцю вд внутршньо поверхн труби до повтря:
q 2 =, Вт/(м2К).
tср 8. Середня дйсна швидксть повтря в труб:
Vв (1+ tв / 273) w =, м/с, S де = (tвх + / 2 - середня по довжин труби температура повтря, С;
tв tвых) S = / 4 - перетин труби Уу свтФ, м2.
Dвн 9. Результати розрахункв заносимо в таблицю 6.3. та будумо графк залежност коефцнта тепловддач конвекцю вд швидкост повтря в труб.
2 = (w) Таблиця 6.Результати обчислень № до- VO, м3/с Qв, Вт w, м/с,С i, tср, С, tВ слду Дж/мВт/(м2К) 11. Обробка результатв експериментв за допомогою теор подбност.
11.1. Для випадку, коли температура повтря змнються незначно, Pr = const. Тому критеральну залежнсть, що опису процес конвективного теплообмну в труб, будемо шукати у вид трохи вдмнному вд (6.3):
Nu = A Ren Prm = С Ren, (6.4) де С = АPrm.
Ус величини, що входять у це рвняння, крм коефцнтв C та n або вже визначен, або вдомими табличними даними. Коефцнти C та n визначаються розрахунково-графчним способом.
11.2. Розраховумо значення критерю Нуссельта для кожного дослду:
Nu = 2 Dвн /, де = (tе) визначаться з табл. 6.11.3. Розраховумо вдповдн значення критерю Рейнольда:
Re = w d, де = (tе) визначаться з табл. 6.2.
11.4. Визначамо логарифмчн функц вд цих критерв. Результати розрахункв заносимо в таблицю 6.Таблиця 6.Результати розрахунку критерв подбност та хнх логарифмчних функцй №/№ дослду Nu lgNu Re lgRe 11.5. Будумо графк залежност lg Nu = (lgRe), що повинний мати вид практично нйно залежност (рис. 6.2). За допомогою отриманого графка визначаються величини lgС. Потм визначаються коефцнти С та n. Коефцнт n дорвню n = tg. Значення С розраховумо по виразу:
C = Nu / Re.
Використовуючи отриман значення С та n, остаточно записують залежнсть, що розраховано.
Рис. 6.2. Графчне визначення значень параметрв С та n 6. ЗВТ Звт про роботу повинний включати:
Ц назву та мету роботи;
Ц основн теоретичн положення та опис роботи;
Ц схему експериментально установки;
Ц таблиц спостережень та розрахункв;
Ц розрахункову частину;
Ц висновки.
7. КОНТРОЛЬН ПИТАННЯ:
7.1. З яких елементв складаться експериментальна установка 7.2. Який порядок проведення дослдв 7.3. Яким чином тепло вд електричного нагрвача передаться повтрю, що йде по труб теплообмнника 7.4. Як розраховуться кльксть теплоти, що одержувана повтрям у теплообмннику 7.5. Як параметри визначають встановлення СТС 7.6. Яка рзниця мж поняттями - коефцнт теплопередач та коефцнт тепловддач ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ ЧОРНОТИ 1. МЕТА РОБОТИ Визначити ступнь чорноти поверхн дослджуваного матералу.
2. ТЕОРЕТИЧН ВДОМОСТ Процеси променистого теплообмну широко поширен в рзних галузях технки. У високотемпературних агрегатах металург теплове випромнювання ма виршальну роль у теплообмнних процесах. У промислових печах з температурою вище 800 С передаться металу випромнюванням до 95 % теплоти та лише 5 - 15 % - конвекцю.
Теплове випромнювання це процес розповсюдження внутршньо (теплово) енерг випромнюючого тла за допомогою електромагнтних хвиль. Видим свтлов промен мають довжини хвиль вд 0,4 до 0,76 мкм.
Теплове випромнювання займа нтервал довжин хвиль 0,76 1000 мкм.
Для реальних промислових печей основна частка випромнювання приходиться на нтервал довжин хвиль 0,4 - 50 мкм.
При поглинанн будьЦяким тлом, електромагнтн хвил перетворюються в теплову енергю. Кльксть випромнювано енерг та енерг, що поглинаться тлом, залежить вд його температури та природи.
Закон СтефанаЦБольцмана встановлю залежнсть клькост випромнювано абсолютно чорним тлом енерг (власне випромнювання) вд його температури = (T /100)4, Вт/мE Cде С0 = 5,67 Вт/(м2 К4) - коефцнт випромнювання абсолютно чорного тла.
Абсолютно чорним тлом (АЧТ) прийнято називати тло, що повнстю поглина промен всх довжин хвиль вд 0 до.
Закон СтефанаЦБольцмана може бути застосований до УсрогоФ тла.
У цьому випадку використовуться положення про те, що в срих тлах, так само як в чорних, власне випромнювання пропорцйне абсолютнй температур в четвертому ступен, але енергя випромнювання менше, нж енергя випромнювання АЧТ:
E = = (T /100)4, Вт/мE Cде - ступнь чорноти срого тла.
Визначення величини ступеня чорноти конкретного тла, важливою науковою задачею, тому що дозволя розрахувати власне випромнювання тл, що беруть участь у цьому вид теплообмну.
Методика визначення ступеня чорноти тла заснована на порвнянн випромнювання експериментального зразка з еталонним випромнювачем, величина результуючого випромнювання якого вдома.
У загальному випадку, передача теплоти вд нагртого тла в навколишн середовище вдбуваться як випромнюванням, так конвекцю, що може бути записане вдповдно до законв Стефана - Больцмана та Ньютона у вигляд:
Q=Qвипр + = [(T /100)4 - (Тc /100)4] F + (Т - ) F, (7.1) Qконв C0 Т c де Q - повний результуючий тепловий потк, переданий нагртим тлом у навколишн середовище, Вт;
Qвипр та Qконв - результуюч теплов потоки, передан вдповдно випромнюванням та конвекцю, Вт;
- ступнь чорноти срого тла;
Т - температура поверхн тла, К;
Тс - температура навколишнього середовища, К;
F - площа поверхн тла, м2;
- коефцнт тепловддач конвекцю, Вт/(м2 К).
У випадку, якщо еталонна та дослджувана поверхн мають однаков температури та поверхн, результуючий тепловий потк для кожно з них дорвню:
= { С0 [(T /100)4 - (Тс /100)4]+ (Т - Тс )} F, (7.2) Qет ет де ДетФ - ндекс, що вдноситься до еталонно поверхн, Qдосл ={ С0 [(T /100)4 - (Тс /100)4]+ (Т - Тс )} F, (7.3) досл де ДдосФ - ндекс, що вдноситься до дослджувано поверхн.
Тод, у випадку рвноти температур еталона та дослджувального зразка вднмаючи з формули (3.3) вираз (3.2), одержимо:
Qдосл ) /{С0 [(T /100)4 - (Тс /100)4] F}. (7.4) досл = ет + ( - Qет В стацонарному тепловому стан, весь час компенсуться тепловий потк, що де з поверхн тла в навколишн середовище. У лабораторнй робот це здйснються за допомогою пдведення теплоти вд електричних нагрвачв. Тод вираження (3.4) прийме вигляд:
(Nдосл - {С0 [(T /100)4 - (Тс /100)4] F}, (7.5) досл = ет + Nет)/ де Nдосл та Nет - електрична потужнсть, пдведена до вдповдно поверхн, Вт.
Таким чином, знаючи ступнь чорноти еталону ет домгшись шляхом пдбора електричних потужностей Nет та Nдосл рвноваги температур еталонно та дослджувано поверхн, можливо визначити ступнь чорноти досл.
3. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОп УСТАНОВКИ Експериментальна установка (рис. 7.1) складаться з лабораторних автотрансформаторв (ЛАТРв) 1 та 2, вольтметрв амперметрв для розрахунку значення електрично потужност. За допомогою ЛАТРв регулються електрична потужнсть, яка пдводиться до еталонного та дослджуваного зразкв 3 4.
Еталонний випромнювач 3 (так само як дослджуваний 4) складаться з цилндричного корпусу, з нагрвачем 7, що знаходиться всередин. Торц корпусу закрити пробками 6.
На поверхн еталонного та дослджуваного зразкв закрплен робоч спа термопар 9, призначених для вимру температур зразкв. Термопари через перемикач 5 з'днан з млвольтметром 8.
Рис. 7.1. Схема експериментально установки 4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛДЖЕННЯ Включити установку в електричну мережу. Поворотом ручок ЛАТРв 1та 2 встановити напругу близько 100 В.
Зробити розгрв зразкв до наступу стацонарного теплового стану (звичайно час розгрву становить 15 хвилин). Про наступ стацонарного теплового стану (СТС) судять по незмнност температур поверхн зразкв.
Псля наступу СТС приступають до проведення вимрв. Змнюючи напругу, яка пдводиться до нагрвачв, домагаються рвност температур поверхн еталонного та дослджуваного зразка. Через кожн 5 10 хвилин замряють температури на поверхн кожного цилндра та обчислюють середн температури поверхн тл. При цьому фксують силу струму напругу.
Отриман дан заносять у таблицю 7.1.
Абсолютна допустима погршнсть показань вимрювального прибору дорвню:
k X N = , (7.7) де k - клас точност прибору; XN - верхня межа вимру прибору.
Гранична погршнсть градуювання термопар t = 1 OC.
Погршнсть вимрв штангенциркулем D = L = 0,01 мм.
Остаточне значення ступеня чорноти представляють у вигляд:
= ( ), E =...%.
Таблиця 7.Дан вимрв № Час, Еталон Зразок tс, з/п хв Uет Iет Uдосл Iдосл С Температура, С Температура, С Вт А Вт А t1 t2 t3 t1 t2 tt эт tдосл Середн температури поверхн еталона та зразка рвняються:
+ ) / 3, 1 2 tет = (t + t t + ) / 3.
1 2 tдосл = (t + t t 5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТВ ЕКСПЕРИМЕНТУ Псля проведення дослдження, за даними таблиц 7.1 визначаються наступн величини:
Nдосл = UдослIдосл, Nэт = Uет Iет ; Вт T = + 273, = tет T tс + 273; K с F = DL, мде D - зовншнй даметр зразка та еталона (D = 0,035 м);
tc - температура навколишнього середовища, С;
L - довжина робочо длянки кожного з цилндрв ( L = 0,38 м).
Розраховуться ступнь чорноти дослджувано поверхн по формул (3.5) з урахуванням, що ступнь чорноти еталонно поверхн ет = 0,4.
6. ОЦНКА ПОГРШНОСТ ВИМРЮВАНЬ Вдносна погршнсть вимрв ступеня чорноти визначаться з виразу:
L 2 D 3 t 3 t E = = + + +, (7.6) L D tет tдосл де i - абсолютн значення максимально погршност вимрв окремих величин.
7. ЗВТ Звт про роботу повинен включати:
Ц назву та мету роботи;
Ц основн теоретичн положення та опис роботи;
Ц схему експериментально установки;
Ц таблицю спостережень та розрахункв;
Ц розрахункову частину;
Ц висновки.
8. КОНТРОЛЬН ПИТАННЯ 8.1. З яких елементв складаться експериментальний прилад 8.2. У чому сутнсть методу визначення ступеня чорноти поверхн 8.3. Що називаться тепловим випромнюванням 8.4. На який нтервал довжин хвиль припада основна частка випромнювання реальних промислових печей 8.5. Який нтервал довжин хвиль ма теплове випромнювання 8.6. Який нтервал довжин хвиль ма видиме свтло 8.7. Що називаться ступенем чорноти 8.8. Як властивост абсолютно чорного тла Вам вдом 8.9. Яким законом описуться теплообмн випромнюванням 8.10. На що витрачаться електрична потужнсть, яка споживаться установкою 8.11. Чим характеризуться стацонарний тепловий стан ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ДОСЛДЖЕННЯ НАГРВУ У МУФЕЛЬНЙ ПЕЧ 1. МЕТА РОБОТИ:
Визначити параметри теплообмну випромнюванням при нагрванн зразка у муфельнй електропеч.
2. ТЕОРЕТИЧН ВДОМОСТ Якщо експериментально дослджувати нагрвання зразка в печ з постйною температурою та фксувати при цьому розподл температур у тл, то можна розрахувати параметри теплообмну, тобто виршити зворотну задачу нагрвання.
У даному випадку можлив два пдходи до ршення проблеми:
1Цй - визначення параметрв теплообмну на основ аналтичних ршень диференцального рвняння теплопровдност Фур', представлених у вигляд узагальнених графкв;
2Цй - визначення параметрв теплообмну на основ нженерно модел теплообмну та нагрвання.
У першому випадку задача зводиться до графчного визначення числа Бо (умови теплообмну) по вдомому числу Фур' (безрозмрний час процесу) та температурному симплексу (безрозмрна вдносна температура зразка). Псля чого визначаться середнй коефцнт тепловддач, тепловий потк та приведений коефцнт випромнювання печ:
Bi = (;Fo) ;
= Bi, Вт/(м2К);
R = q (tпеч -, Вт/м2;
tпов) q, Вт/(м2К4);
Pages: | 1 | ... | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | Книги по разным темам