Расчетные формулы и расчеты

1. Атмосферное давление находится по формуле:

Р_атм = 0,001·В, бар

2. Средняя по высоте температура трубы по формуле:

3. Мощность теплового потока, выделенная при прохождении электрического тока по трубе:

4. Мощность теплового потока через поверхность трубы в окружающую среду за счет теплового излучения определяется по закону Стефана-Больцмана:

где = 0.15 – степень черноты поверхности стальной трубы;

С_о = 5,67 – кэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²·К⁴);

F – теплоотдающая поверхность трубы, равная

5. Тогда мощность теплового потока через поверхность трубы в окружающую среду за счет естественной конвекции:

6. Коэффициент теплоотдачи:α_m = , Bт/(м²·К).

7. Теплофизические свойства воздуха (окружающей среды) выбираются при определяющей температуре, равной температуре окружающей среды . Их значения рассчитываются методом интерполяции по данным из табл.5. Это коэффициент теплопроводности λ, кинематическая вязкость ν, критерий Прандтля Pr_m. Коэффициент объемного расширения β для воздуха рассчитывается по формуле

1/K

8. Критерий Нуссельта

9. Критерий Грасгофа .

Здесь g = 9,81 м/с².

10. Результаты расчетов должны продублированы в форме сводной табл. 3.

11. По результатам расчетов строится в соответствующем масштабе на миллиметровой бумаге в логарифмических координатах график зависимости критерия от произведения ( ) и определяется коэффициент С и показатель степени n по уравнению прямой линии:

12. Локальные коэффициенты теплоотдачи находятся из уравнения

и далее

13. Критерии подобия находятся при определяющем размере

Таблица 3

14. Критерий Грасгофа , где – локальная температура стенки трубы, принимается по табл. 2.

15. Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной табл. 4.

16. По результатам расчетов строится в соответствующем масштабе на миллиметровой бумаге график изменения локального коэффициента теплоотдачи α_x по высоте трубы.

Таблица 4

6. Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель лабораторной работы и поясните, как она достигается?

2. Назовите основные узлы экспериментальной установки и укажите их назначение.

3. Как определяется средняя температура струны в данной установке?

4. Для чего замеряется барометрическое давление в данной работе?

5. Как определяется количество теплоты, отданное трубой окружающему воздуху посредством конвекции?

6. Как определяется количество теплоты, отданное трубой окружающему воздуху посредством излучения?

7. Что такое свободная и вынужденная конвекция?

8. Каков физический смысл и размерность коэффициента теплоотдачи?

9. Какие факторы определяют интенсивность конвективного теплообмена?

10. Что такое критерий подобия?

11. Что такое «определяющая температура» и «определяющий» размер?

12. Какие критерии называются «определяющими» и «определяемыми»?

13. Для чего и как составляются критериальные уравнения?

14. Как определяется коэффициент теплоотдачи αиз критериального уравнения?

15. Что характеризуют критерии Nu, Gr, Рr?

Таблица 5

Работа № 6