16366

Исследование теплоотдачи при движение воздуха в пучке труб

Лабораторная работа

Физика

Отчёт к лабораторной работе № 5 Цель работы: Исследование теплоотдачи при движение воздуха в пучке труб. Введение: При поперечном омывании жидкость пучков труб в зависимости от числа Re различают следующие три режима: ламинарный смешанный и турбулентный. Чаще всего ...

Русский

2013-06-20

1000 KB

17 чел.

Отчёт к лабораторной работе № 5

Цель работы:

Исследование теплоотдачи при движение воздуха в пучке труб.

Введение:

При поперечном омывании жидкость пучков труб в зависимости от числа Re различают следующие три режима: ламинарный, смешанный и турбулентный. Чаще всего на практике встречается смешанный режим, при котором жидкость между трубами пучка движется турбулентно, а каждая трубка омывается ламинарным пограничным слоем. Он наблюдается при Re=103..105. В области чисел Re<103 режим ламинарный, а при Re>105   турбулентный.

Характерной особенностью смешанного турбулентного режима является отрыв потока от поверхностей труб и образование вихрей. При этом картина омывания зависит от типа пучка: шахматного или коридорного. Трубы первого ряда в обоих пучках омываются одинаково: на лобовой поверхности образуется пограничный слой - ламинарный или турбулентный, который затем омывается в кормовой части. Примерно такая же картина наблюдается для труб второго и последующих рядов шахматного пучка. Однако в коридорном пучке любая часть труб второго и последующих рядов затеняется впереди стоящими трубами, в результате чего они омываются с меньшей интенсивностью. Начиная с третьего ряда движение жидкости как в шахматном, так и в коридорном пучках стабилизируются.

В полном соответствии с гидродинамикой обтекания труб находится и теплоотдача, интенсивность которой по периметру трубы оказывается весьма неравномерной. Для всех рядов труб шахматного пучка и первого ряда коридорного максимум коэффициента теплоотдачи имеет место в лобовой точке. На боковых участках труб теплоотдача снижается, достигая минимумам в точке отрыва пограничного слоя от поверхности, затем возрастает в кормовой части за счет образования вихрей. Для глубинных рядов коридорного пучка максимум коэффициента теплоотдачи смещается на боковые участки трубы, где происходит набегание потока движущегося между трубами.

Обработка результатов измерений:

Таблица1.

Величина

Значение величин в опытах

1

2

3

4

5

1

Мощность нагревателя, Q, Вт

2

Динамический напор, мм.вод.ст.

3

Показания термопар на стенке, мВ

Е1

Е2

Е3

4

Температура стенки, 0С

t1

t2

t3

5

Средняя температура стенки,0С

6

Температура воздуха, tж,0С

7

Барометрическое давление, мм.рт.ст.

h=150мм              

b=200мм              

d=12мм                

S1=70мм              

S2=20мм              ρж =     кг/м3

Скорость воздуха до пучка:

Площадь поперечного сечения аэродинамической трубы:

Площадь узкого сечения пучка:

Средняя скорость в узком сечении пучка:

,

Площадь боковой поверхности трубки нагревателя:

Лучистый тепловой поток:

Теплота, переданная конвекцией:

Коэффициент теплоотдачи конвекцией:

Число Рейнольдса:

Число Нуссельта:

Величина

Значения величин в опытах

1

2

3

4

5

1

Плотность воздуха,

2

Скорость воздуха до пучка,

3

Скорость воздуха в узком сечении пучка

4

Тепловой поток, передаваемый излучением,

5

Тепловой поток передаваемый конвекцией,

6

Коэффициент теплоотдачи конвекцией,

7

Коэффициент кинематической вязкости воздуха,

8

Коэффициент теплопроводности воздуха,

9

Число Рейнольдса, Re

10

lgRe

11

Число Нуссельта, Nud,ж

12

lgNud,ж

Теоретически коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании пучка труб рассчитывается по формуле  Nu = С Rem.

По полученным экспериментальным данным необходимо найти постоянную С и показатель степени m.

Для этого строится график зависимости lgNud от lgRe. На график наносятся экспериментально полученные данные этих величин, через полученные точки проводится прямая (равно отстоящая от точек), на которой отмечаются две точки. Считываются значения

и рассчитывается величина m  и величина С по ниже приведенным формулам

,

lg Nu

       0                                                                                                               lg Re

Определение среднеквадратичной погрешности коэффициента теплоотдачи:

Где

Δt = 0,50С,  Δd = Δh = 0,5мм, ΔQ =1,25Вт

Вывод: