Рекомендации по обработке экспериментальных данных. 1. Рассчитать экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи (aэксп) по формуле (2.2.2).

 

1. Рассчитать экспериментальное значение коэффициента теплоотдачи (a_эксп) по формуле (2.2.2).

Тепловой поток от поверхности трубы к воздуху определяется по формуле:

 

,

(2.2.7)

 

где с_{р , G} = 1006 Дж/(кг∙К) – удельная теплоёмкость воздуха (практически постоянная в интервале температур 0…90 °С);

– массовый расход воздуха.

Для определения расхода воздуха используются показания дифференциального манометра, соединённого с трубкой Пито-Прандтля, измеряющей локальную (на оси канала) скорость потока.

Локальная (осевая, а значит – максимальная) скорость воздуха в трубке определяется по формуле:

 

,

(2.2.8)

 

где D h _м – разность уровней жидкости в коленах дифманометра;

r_м @ 1000 кг/м³ – плотность манометрической жидкости (воды);

r_G – плотность воздуха.

Если число Рейнольдса < 4500, то средняя скорость воздуха в выходном (конечном) сечении канала

 

;

(2.2.9)

 

если число Рейнольдса > 5000, то

.

(2.2.10)

 

Массовый расход воздуха в канале

 

.

(2.2.11)

В формулах (2.2.8)…(2.2.11) физические свойства воздуха определяются при конечной его температуре .

Средняя по длине цилиндра температура поверхности определяется по формуле (2.2.4). Для численного интегрирования может быть использовано соотношение:

 

,

(2.2.12)

 

где L = 685 мм - расстояние между крайними точками замера температур;

Т ₂… Т ₁₁ - температуры в локальных точках цилиндра;

l_i - расстояние между соседними локальными точками измерения температуры; на лабораторной установке l ₂ = 15 мм, l ₃ =40 мм, l ₄ =70 мм, l ₅ =95 мм, l ₆ = l ₇ = l ₈ = 120 мм, l ₉ = 85 мм, l ₁₀ = 20 мм.

Примечание: отсчёт номеров точек и длин участков начат с цифры «2», так как именно под этим номером значится первый датчик температуры на поверхности трубки.

 

Средняя температура воздуха в канале с достаточной точностью может быть определена как среднеарифметическая величина, то есть

 

,

(2.2.13)

 

где Т _{G, н} и Т _{G, к} – соответственно начальная и конечная температура воздуха в канале.

 

2. Рассчитать число Рейнольдса, соответствующее установленному расходу воздуха:

 

,

(2.2.14)

 

и экспериментальное число Нуссельта

 

.

(2.2.15)

В формулах (2.2.14) и (2.2.15) физические свойства воздуха определяются при средней его температуре .

3. Полученное экспериментально значение коэффициента теплоотдачи сравнивается со значением, рассчитанным по эмпирическим формулам. При этом могут быть использованы следующие критериальные уравнения:

 

▫ если 2300 < Re < 10000, то

 

;

(2.2.16)

 

▫ если Re > 10000, то

 

.

(2.2.17)

 

Результаты измерений и вычислений занести в таблицы:

 

№ п/п	Температуры поверхности трубы (°С)
Т 2	Т 3	Т 4	Т 5	Т 6	Т 7	Т 8	Т 9	Т 10	Т 11

 

№ п/п	Δ h, мм	м/с	, кг/с	, м/с	Re	T G, н, °С	T G, к, °С	, Вт	aэксп, Вт/(м2·К)	Nuэ	aрасч, Вт/(м2·К)

 

Все экспериментальные данные обобщаются и аппроксимируются зависимостью вида (2.2.6).

 

По полученным значениям экспериментальных и рассчитанных по эмпирическим формулам коэффициентов теплоотдачи, а также по виду (числовым величинам коэффициентов С и п) критериального уравнения формы (2.2.6) сделать соответствующее заключение.