Обработка результатов измерений. 1) Атмосферное давление вычисляется с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле

1) Атмосферное давление вычисляется с учетом температурного расширения столбика ртути барометра по формуле, Па:

. (107)

2) Перепад давления воздуха в воздухомере, Па,

, (108)

где = 1000 кг/м³ – плотность воды в U-образном вакуумметре.

Таблица 12

Протокол наблюдений

3) Плотность воздуха по состоянию в «горле» воздухомера, кг/м­­­­³,

. (109)

4) Расход воздуха, кг/с,

. (110)

5) Абсолютное давление в сечении I – I, Па,

, (111)

где Н_н – напор пьезометра (после компрессора).

6) Плотность воздуха по состоянию на входе в горизонтальную тру- бу, кг/м³,

, (112)

где t₁ – температура воздуха при входе в трубу (сечение I – I), °С.

7) Плотность воздуха по состоянию на выходе из горизонтальной трубы, кг/м³,

, (113)

где t₂ – температура воздуха на выходе из трубы (сечение II – II), °С.

8) Значение энтальпии воздуха в сечениях I и II определяется по общему уравнению, кДж/кг,

h_j = c_p t_j, (114)

где с_р = 1,006 кДж/(кг×К) – теплоемкость воздуха при постоянном давлении;

t_j – температура в рассматриваемом сечении, °С;

j – индекс рассматриваемого сечения (I – I, II – II).

9) Средняя скорость потока в сечениях I – I и II – II определяется по общему уравнению, м/с:

, (115)

где F = 0,00135 м² – площадь проходного сечения для потока воздуха, одинаковая для сечения I – I и II – II;

– плотность воздуха в рассматриваемом сечении, кг/м³.

10) Мощность теплового потока, переданного естественной конвекцией от наружной поверхности трубы, Вт,

. (116)

11) Мощность теплового потока, выделенная на участке от сечения I – I до сечения II – II находится по показаниям вольтметра и амперметра, Вт:

, (117)

где I_н – сила тока, потребляемая на нагрев трубы, А;

U_н – напряжение, подаваемое на нагрев трубы, В.

12) Расчетные значения коэффициента теплообмена для вынужденной конвекции находим с учетом уравнения (104) или (105) по формуле, Вт/(м²×К):

. (118)

При вычислении критериев подобия и коэффициента теплоотдачи по формуле (118) все теплофизические свойства воздуха рассчитывается по определяющей температуре – средней температуре потока в трубе, равной ; определяющим размером в формулах является внутренний диаметр d_вн трубы, равный 0,0415 м.

13) Расчетное значение коэффициента теплообмена для свободной конвекции вычисляется по выражению, Вт/(м²×К):

. (119)

При вычислении критериев подобия и коэффициента теплоотдачи по формуле (119) все теплофизические свойства воздуха находятся по определяющей температуре – средней температуре потока , окружающего трубу, равной ; определяющим размером в формулах является наружный диаметр трубы d_нар, равный 0,0455 м.

14) Изменение энтальпии воздуха по потоку в системе, Дж/кг,

. (120)

15) Изменение кинетической энергии потока воздуха в трубе, Дж/кг,

. (121)

16) Интерполяционные формулы для расчета теплофизических свойств сухого воздуха в зависимости от температуры:

теплопроводность, Вт/(м×К), –

; (122)

кинематическая вязкость, м²/с, –

; (123)

критерий Прандтля Pr –

. (124)

Результаты расчетов записываются в табл. 13.

Таблица 13

Результаты расчетов

Измеряемая величина	Обозна- чение	Единица измерения	Номер опыта
Атмосферное давление	Ратм	Па
Перепад давления воздуха в воздухомере		Па
Плотность воздуха по состоянию в горле воздухомера		кг/м3
Расход воздуха	G	кг/с

Окончание табл. 13

Плотность воздуха в сечении I – I		кг/м3
Средняя скорость потока воздуха в сечении I – I		м/с
Плотность воздуха при выходе из трубы (сечение II)		кг/м3
Средняя скорость потока при выходе из трубы (сечение II)		м/с
Теплота, вносимая электрическим током в систему (нагрев трубы)	Qэ	Вт
Изменение энтальпии воздуха по потоку в системе (трубе)		Дж/кг
Изменение кинетической энергии потока воздуха в трубе		Дж/кг
Теплота, передаваемая потоку воздуха в трубе	Q1	Вт
Теплота, передаваемая воздуху, окружающему трубу	Q2	Вт
Средний температурный напор в условиях внутреннего теплообмена		°С
Средний температурный напор в условиях внешнего теплообмена		°С
Критерий Рейнольдса	Reж	–
Критерий Прандтля в условиях вынужденной конвекции	Pr1ж	–
Критерий Нуссельта в условиях вынужденной конвекции	Nu1ж,d	–
Критерий Грасгофа	Grж	–
Критерий Прандтля в условиях естественной конвекции	Pr2ж	–
Критерий Нуссельта в условиях естественной конвекции	Nu2ж,d	–
Коэффициент теплоотдачи в условиях внутреннего теплообмена (вынужденная конвекция)		Вт/(м2×К)
Коэффициент теплоотдачи в условиях внешнего теплообмена (свободная конвекция)		Вт/(м2×К)

Контрольные вопросы

1) Какие виды конвекции существуют, в чем их различие?

2) В чем сущность «теории подобия» и как с ее помощью определяется коэффициент теплоотдачи для газа (жидкости)?

3) Составьте в общем виде критериальные уравнения для вынужденной и свободной (естественной) конвекции.

Библиографический список

1. Термодинамика и теплопередача / В. Н. Кузнецов, В. В. Овсянников и др./ Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2006.

2. Теплотехника. 2-е изд., перераб. / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров и др. М., 2000.

Учебное издание

АНИСИМОВ Александр Сергеевич, БАЛАГИН Олег Владимирович

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПРИ ИЗУЧЕНИИ КУРСА

«ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА»

Часть 2

_____________________

Редактор Т. С. Паршикова

***

Подписано к печати.09.2008. Формат 60 ´ 84 .

Печать плоская. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,0. Уч.-изд. л. 2,2.

Тираж 200 экз. Заказ.

**

Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Типография ОмГУПСа

*

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: