Книги по разным темам
Pages: | 1 | ... | 4 | 5 | 6 | 7 | Cпеч = (Tпеч /100)4 - (Тпов /100)У другому випадку, по вдомому перепаду температури у зразку, знаходять густину теплового потоку, що зумовив цей перепад, а потм приведений коефцнт випромнювання печ.
2 t q =, Вт/(м2К);
R q, Вт/(м2К4);
Cпеч = (Tпеч /100)4 - (Тпов /100)3. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОп УСТАНОВКИ Установка (рис. 8.1) складаться з муфельно електропеч 1, експериментального зразка 3, пристрою 2 для регулювання температури печ та вимру температури у зразку, перемикача 4 для вибору точок вимру.
Рис. 8.1 Експериментальна установка Лабораторна електропч складаться з металевого корпуса, у верхнй частин якого змонтована робоча камера. У робочй камер знаходиться керамчний муфель з намотаним на нього нагрвачем. Простр мж муфелем та корпусом печ заповнено теплозоляцю.
Регулювання температури в печ здйснються автоматично двопозицнним регулятором з задатчиком температури, що одержу сигнал вд термопари, розташовано у муфел печ.
Нагрвач печ включаться та виключаться за допомогою електромагнтного пускача. Свтння сигнально лампи на лицьовй панел печ свдчить про подачу напруги на нагрвач.
Посад зразка здйснються через вкно на лицьовй стнц печ, що закриваться дверцятами.
Експериментальний зразок явля собою цилндр з шамоту даметром 60 мм та довжиною 200 мм. У середньому перетин цилндра встановлен три термопари. Одна термопара на ос, дв даметрально протилежно - на вдстан = 6 мм вд поверхн (див. рис. 8.1). Термопари розташован пд поверхнею зразка з метою виключити вплив гарячого спаю термопари на параметри теплообмну.
Пдключення термопар до вимрювального пристрою здйснються через перемикач точок. У положенн У0Ф - вимрються температура печ (tпеч), у положеннях У1Ф та У2Ф - температура пд поверхнею зразка (tп/пов), у положенн У3Ф - на ос (tц).
УВАГА! Тому що регулювання температури в печ здйснються за показниками пдключено у даний момент термопари, необхдно стежити за тим, щоб псля вимрв ручка перемикача знаходилася у положенн У0Ф.
4. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ Включити електропч та установити завдання регулятору у межах 800 850 С.
У розгрту пч (муфель) роблять посад зразка. Посад, по можливост, робити швидко. За початок експериментального нагрвання прийматься момент посаду, а зафксован при цьому температури печ та зразка вважаються початковими.
УВАГА! Тому що при посад зразка неминучий спад температури печ, то за експериментальну потрбно прийняти температуру наприкнц посаду та змнити завдання регулятору на це значення.
По черз пдключаючи термопари до вимрювального блоку, роблять вимри температури у зразку та фксують температуру печ.
Вимри температур виконують: у перш й останн 9 хвилин дослду - через одну хвилину, в нший час - через три хвилини. Тривалсть дослду склада 36 хвилин.
Результати вимрв заносять до протоколу випробувань (таблиця 8.1) яка складена на 25 вимрв.
5. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТВ ЕКСПЕРИМЕНТУ 5.1. Пдготовка даних до обробки.
З теор нагрву вдомо, що при нагрванн встановлються параболчний розподл температури по перетину тла:
r t(r) = tц + tR.
R З урахуванням цього дйсну температуру поверхн зразка та перепад температури по перетину може бути знайдено наступним чином:
Ц знаходять усереднену температуру на вдстан пд поверхнею зразка;
Ц перепад температури на цим радус;
Ц максимальний перепад температур у радальному напрямку;
Ц температуру поверхн за виразами.
tп / пов = 0,5(t1+ t2) ;
t = tп / пов - t3 ;
t t = = = 1,56 ;
tR t 2 R- 30- R t = = +.
tR t3 tR та заносять у таблицю 8.1.
За даними таблиц 8.1 проводять побудову робочо температурно даграми для tпеч, tпов, tц та розбивку на три нтервали (нтервали можна прийняти рвними). Приклад побудови показаний на рис. 8.Таблиця 8.Результати вимрв Температура, С Час, печ зразка хв t0 t1 t2 t3 (tц) tп/пов tпов t tR...
...
Рис. 8.2. Температурний графк нагрвання зразка 5.2 Перший метод обробки (по аналтичним ршенням).
5.2.1 Теплофзичн властивост зразка 1.
Середня температура по перетину зразка наприкнц нагрвання 2, С При розрахунку по аналтичних ршеннях, теплофзичн властивост приймаються постйними.
Середня температура на початку нагрвання дорвню температур у лаборатор.
tR tк = t3 + 2.
Середнй коефцнт теплопровдност за увесь час нагрвання:
= 0,5 (н +, ж) де н, к - коефцнти теплопровдност шамоту на початку та кнц нагрву.
t = 0,70 + 0,064, Вт/(мК).
Середня за увесь час нагрвання тепломнсть визначаться, як:
t t C0 tк - C0 tн, C = tк - tн t де C0 - тепломнсть шамоту в нтервал температур вд 0 до t.
t, Дж/(кгК).
C0 = 880,0 + 0,23 t Середнй коефцнт температуропровдност шамотного зразка за нагрвання:
a =, м2/с, C де - густина шамоту, = 1900 кг/м3.
5.2.2 Розрахунок параметрв теплообмну.
Розрахунок виконуться для промжкв часу вд початку нагрвання до кнця вдповдного нтервалу. Таким чином, у робот необхдно трич провести розрахунок за нижченаведеною методикою.
Температурний симплекс для вс зразка:
tпеч - tцi, цi = tпеч - tнач де tпеч - температура печ, С;
tцi - температура на ос зразка, С;
tнач - початкова температура зразка, С.
Число Фур' для кнця нтервалу Foi = a i / R2, де i - тривалсть пероду, с.
Число Бо (у залежност вд температурного симплекса та числа Фур') на графках (додаток 1).
Bii = (цi ;Foi).
Середнй за нтервал коефцнт тепловддач i = Bii.
R Температурний симплекс для поверхн зразка (у залежност вд чисел Бо та Фур') на графках (додаток 2).
пi = (Bii;Foi).
Температура поверхн зразка наприкнц розрахункового пероду нагрвання:
tповi = tпеч - (tпеч - tнач)пi.
Розраховану температуру поверхн варто нанести на температурний графк нагрвання та порвняти з експериментальними значеннями.
У звТязку з тим, що при розрахунках по аналтичним ршенням визначаються середн за перод коефцнти тепловддач та теплов потоки, то параметри теплообмну на границях нтервалв знаходять, використовуючи метод екстраполяц та графчн побудови.
Рис. 8.3. Графчний метод визначення коефцнта тепловддач Коефцнт тепловддач випромнюванням на початку першого пероду нагрвання 0 знаходиться графчно, екстраполяцю криво середнх значень коефцнтв 1, 12, 123 до перетинання з вссю ординат на графку = (), так, як це показано на рисунку 8.3.
Коефцнти тепловддач наприкнц першого, другого та третього нтервалв нагрвання зразка знаходять по виразам:
1 = 21 - 0; 2 = 312 - 21; 3 = 4123 - 312.
Густина теплових потокв та приведен коефцнти випромнювання на початку кнц нтервалв нагрвання визначаються по формулах:
qi = (tпеч -, i = 1, 2, 3;
i tповi) qi.
Cпечi = (Tпеч /100)4 - (Тповi /100)Результати розрахункв заносять у таблицю 8.2.
Таблиця 8.Результати розрахункв параметрв теплообмну (на основ аналтичних ршень) Середнй Густина теплового потоку та параметри тепкоефцнт лообмну нтервал, тепловдна початку нтервалу наприкнц нтервалу дач но- трива- qi, Спеч I, I, qi, Спеч I, I,, Вт Вт Вт Вт мер сть, с Вт Вт Вт м2 м2 К4 м2 К м2 м2 К4 м2 К м2 К 5.3. Другий метод обробки (на основ нженерно модел).
Вдповдно до нженерно модел теплопровдност, густина теплового потоку на границях нтервалв дорвню ti, qi = R де ti - максимальний перепад температури по перетину зразка у кнц i - го розрахункового нтервалу, С.
Приведений коефцнт випромнювання печ:
qi, i = 1, 2, 3.
Cпеч,i = (Tпеч /100)4 - (Тпов,i /100)Коефцнт тепловддач:
qп,i, i = 1, 2, 3.
i = tпеч - tпов,i На початку нагрвання сну невизначенсть у розрахунку за нженерною методикою, тому для початкового моменту часу коефцнт тепловддач та приведений коефцнт випромнювання знаходять, використовуючи метод екстраполяц та графчн побудови.
У систем прямокутних координат будують графки залежностей q = (), = () та = (). Продовжуючи графки до перетинання з Cпеч вссю ординат, знаходять значення густини теплового потоку коефцнта тепловддач та приведений коефцнт випромнювання у початковий момент часу (побудови виконуються аналогчно показаним на рис. 8.3).
Отриман з графкв значення q0, Cпеч 0, 0 перевряються за допомогою наступних формул:
q0 = Спеч0 [(Tпеч /100)4 - (Тпов0 /100)4], q, Cпеч0 = (Tпеч /100)4 - (Тп0 /100)q.
0 = tпеч - tповНеобхдно домогтися збгу графчних та розрахункових значень.
Результати розрахункв заносять у таблицю 8.3.
Таблиця 8.Результати розрахункв параметрв теплообмну (основ нженерно модел) Густина теплового потоку та параметри теплообмну нтервал, на початку нтервалу наприкнц нтервалу номер тривалсть, qi, Спеч I, I, qi, Спеч I, I, с Вт Вт Вт Вт Вт Вт м2 Км2 м2 К4 м2 К мм2 К 6. ЗВТ ПРО РОБОТУ ПОВИННИЙ ВКЛЮЧАТИ:
Ц назву та мету роботи;
Ц основн теоретичн положення та опис роботи;
Ц схему експериментально установки;
Ц таблицю спостережень;
Ц розрахункову частину та таблиц розрахункв;
Ц висновки.
7. КОНТРОЛЬН ПИТАННЯ 7.1. У чому сутнсть методу обробки дослдних даних з використанням аналтичних ршень 7.2. У чому сутнсть методу обробки дослдних даних з використанням наближено теор нагрвання 7.3. Що характеризу число Бо 7.4. Що означа число Фур' та температурний симплекс 7.5. З яких частин складаться експериментальна установка 7.6. У чому поляга методика проведення дослджень на установц МТАЦЙНА ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № ДОСЛДЖЕННЯ НАГРВУ У МУФЕЛЬНЙ ПЕЧ 1. МЕТА РОБОТИ:
Визначення параметрв теплообмну випромнюванням у процес нагрвання цилндричного зразка у муфельнй електропеч.
2. ТЕОРЕТИЧН ВДОМОСТ Теоря регулярного режиму дозволя визначати параметри зовншнього теплообмну по вимрюваним температурам тла у ход експериментального нагрвання при tпеч = const.
Так, розбивши загальну тривалсть нагрвання на n нтервалв, визначають середньомасов температури, коефцнти масивност та числа Бо на межах нтервалв:
k3 -tм i = tп i - (tп - tц ), С (9.1) k3 i i tпеч - tм i mi =, (9.2) tпеч - tп i k2 kBii = (mi -1). (9.3) k3 -Тут tп i та tц i - температури поверхн та центру зразка, С;
tпеч - температура печ, С;
k2 та k3 - коефцнти усереднення теплових потокв та температур вдповдно.
З ншо сторони число Бо визначаться спввдношенням:
R Bi =, (9.4) де - коефцнт тепловддач, Вт/(м2 К);
- коефцнт теплопровдност, Вт/(м К);
R - радус зразка, м.
З рвняння (9.4) можна визначити коефцнт тепловддач на границях нтервалв:
iBii i =. (9.5) R Густина теплових потокв на поверхню зразка та зведений коефцнт випромнювання печ на межах нтервалв розраховують по формулам:
qп i = i (tпеч - tп i ), Вт/м2 (9.6) qп i печ =, Вт/(м2 К4) (9.7) tп i + tпеч + 100 3. ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОп УСТАНОВКИ Установка (рис. 9.1) складаться з муфельно електропеч 1, експериментального зразка 3, пристрою для регулювання температури печ та вимру температури у зразку 2, перемикача 4 для вибору точок вимру.
Рис. 9.1. Експериментальний пристрой.
абораторна електропч 1 складаться з металевого корпуса, у верхнй частин якого змонтована робоча камера. У робочй камер знаходиться керамчний муфель з намотаним на нього нагрвачем. Простр мж муфелем та корпусом печ заповнено теплозоляцйним матералом.
Регулювання температури у печ здйснються автоматично двопозицйним регулятором 2, який одержу сигнал вд термоелектричного термометра, розташованого у муфел печ.
Посад зразка виконуться через вкно на лицевй стнц печ, яка закриваться дверцятами.
Температура зразка вимряться за допомогою трьох термоелектричних термометрв, один з яких розташований на вс, а два нших - на вдстан 6 мм вд поверхн зразка даметрально протилежно один одному.
Пдключення термоелектричних термометрв до регулюючи - вимрювального пристрою здйснються через перемикач 4.
4. ОПИС МТАЦЙНОп МОДЕЛ НАГРВУ ЦИЛНДРИЧНОГО ЗРАЗКА У МУФЕЛЬНЙ ЕЛЕКТРОПЕЧ ТА ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ Експериментальна частина лабораторно роботи поляга у постановц обчислювального експерименту на математичнй модел, що мту нагрвання цилндричного зразка у муфельнй електропеч при постйнй температур ( tпеч = const). мтацйна модель реалзована на ПЕОМ у вигляд програми Labwork1.exe. Повний шлях до програми:
C:\STUDEXE\Labor\T&TMP\Labwork1.exe.
Порядок проведення експерименту.
Включити комп'ютер та запустити на виконання програму Labwork1.exe.
За допомогою клавш перемщення курсору вибрати пункт меню ВАРАНТ та натиснути клавшу Enter. Указати номер варанту. На екран комп'ютера з'являться вихдн дан, що вдповдають заданому варанту. Для продовження роботи натиснть клавшу Esc.
Вибрати пункт меню НАГРВАННЯ, використовуючи клавш перемщення курсору, та нажати клавшу Enter. Дал на екран комп'ютера з'явиться поперечний розрз розгрто до задано температури печ з розташованим у нй холодним зразком, по перетин якого показан точки вимру температур.
Натиснть будь-яку клавшу для продовження роботи. На екран комп'ютера ви зможете спостергати мтацю нагрвання зразка, колрна гама якого змнються по його перетин вдповдно до змни температури. Одночасно з цим, на екран комп'ютера будуться графк залежност температур поверхн та центру зразка вд часу нагрву при заданй температур печ. Поруч з графком на екран виводяться поточн чисельн значення параметрв нагрву.
По закнченн мтац нагрвання натиснть кнопку Esc. На екран комп'ютера будуть виведен результати експерименту у вигляд графкв залежност температур та теплових потокв вд часу нагрвання, а також розподл температур та теплових потокв по перетин зразка у дискретн моменти часу.
Pages: | 1 | ... | 4 | 5 | 6 | 7 | Книги по разным темам