Читать реферат по физике: "Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Определение коэффициента теплоотдачи при свободном движении воздуха Передача тепла от нагретого твёрдого тела к газообразному теплоносителю или наоборот, является одним из наиболее распространённым случаев сложного теплообмена.

Коэффициент теплоотдачи может быть различным в разных точках поверхности теплообмена. Для упрощённых расчётов пользуются средним по поверхности значением α. В случае теплоотдачи поверхности металлической трубы (внутри которой находится электрический нагреватель) в неограниченную среду, наблюдаемый сложный теплообмен включает все три вида теплообмена - теплопроводность, конвекцию и лучеиспускание. При этом имеет место конвективный теплообмен между поверхностью и омывающим её газом, и, кроме того, та же самая поверхность излучает и поглощает энергию, обмениваясь потоками излучения с газом и окружающими предметами. В целом интенсивность сложного теплообмена в этом случае характеризуют суммарным коэффициентом теплоотдачи. α = αк+ αл. (1) При этом считается, что конвекция и излучение независимы друг от друга.

За полный тепловой поток, передаваемый поверхностью нагретого тела окружающей среде (воздуху) можно принять мощность нагревателя Φ = Ν = Ι · U (2) Действительно, при прохождении электрического тока по проводнику, в нём выделяется тепло Q = Ν = Ι·U·τ и тепловой поток Φ = Q/τ = Ι·U.

Рассмотрим два способа определения конвективного коэффициента теплоотдачи αк в случае естественной конвекции.

1) Экспериментальное определение конвективного коэффициента теплоотдачи.

Конвективный коэффициент теплоотдачи можно рассчитать, используя формулу αк = Фк /[ (t'ст - t'г)·F] (3). Конвективный тепловой поток находим Фк = Ф - Фл (4)

Фл = ε ·С0· [(Тст/100)4 - (Тг/100)4] · F (5)

теплоотдача конвективный число подобие

Предварительно необходимо рассчитать значения лучистого теплового потока и полного теплового потока, используя формулы (2) и (5). В формуле (5) температуру нагретой поверхности t'ст находят с помощью термопар, подключённых к автоматическому потенциометру (см.рис.1) и берут среднее значение(складываются показания всех термопар и делятся на число термопар). Температуру воздуха вдали от нагревателя (температура среды-газа) t'г находим с помощью стеклянного жидкостного термометра.

Рис.1. Схема установки. В горизонтальной расположенной стальной трубе 1 находится электрический нагреватель, подключенный к источнику тока 5 . Амперметр 3 и вольтметр 4 позволяют найти мощность нагревателя N. Термопары 6 , подключенные с помощью компенсационных проводов 8 к автоматическому потенциометру 7, измеряют температуру поверхности трубы.

Для перевода температуры в 0С в 0К необходимо использовать их связь: Тст0 К= t'ст0С +273,15; Тг0К= t'г0С+273,15. (6) Степень черноты ε имеет следующие значения: сталь с шероховатой поверхностью - 0.95 - 0.98; Сталь окисленная - 0.8; Сталь сильно окисленная - 0.98 (выбрать, исходя из степени окисления металла нагревателя).

Коэффициент лучеиспускания абсолютно чёрного тела С0 = 5,67 вт/(м2 град4).

Значения силы тока Ι, проходящего по нагревателю, и напряжения U, подаваемого на его концы, находят по амперметру и вольтметру.

За площадь нагретой поверхности принимается площадь поверхности цилиндра длиной l и диаметром

: F= π · d · l (7).

Аналогично ф-ле 3 можно рассчитать и лучистый

Похожие работы