Тепловые потоки и перепады температур при вычислении опытных значений коэффициентов теплопередачи принимаются без учета направления потоков тепла, т.е. по абсолютной величине)

11. Расчетные значения коэффициента теплообмена для вынужденной конвекции находим с учетом (3) или (4) по формуле: , Вт/(м²·град). (6)

При вычислении критериев подобия по уравнениям (3) или (4) и коэффициента теплоотдачи по формуле (6) все теплофизические свойства воздуха (приложение 1) находятся по определяющей температуре − средней температуре потока в трубе равной t_опр1 = 0,5·(t₁ + t₂); определяющим размером в формулах является внутренний диаметр трубы d_вн = 0,0415, м.

12. Расчетные значения коэффициента теплообмена для свободной конвекции находим с учетом (5) по формуле: , Вт/(м²·град). (7)

При вычислении критериев подобия по уравнению (5) и коэффициента теплоотдачи по формуле (7) все теплофизические свойства воздуха (приложение 1) находятся по определяющей температуре − средней температуре потока, окружающего трубу равной t_опр2 = 0,5·(t_х + t_окр); определяющим размером в формулах является наружный диаметр трубы d_нар = 0,0455, м.

16. В приложении приведены интерполяционные формулы для расчета теплофизических свойств сухого воздуха в зависимости от температуры:

Ø теплопроводность

λ_t = 0,000074·t_опр + 0,0245, Вт/(м·°С);

Ø кинематическая вязкость

ν_t = (0,000089· t_опр ² + 0,088· t_опр + 13.,886)·10^-6, м²/c;

Ø критерий Прандтля Pr

Pr = 0,00000051· t_опр ² - 0,0002493· t_опр + 0,7086.

Результаты расчетов должны быть продублированы в форме сводной таблицы 2.

Протокол результатов

Таблица 2.

№ п/п	Измеряемая величина	Обозна- чение	Номера опытов
	Атмосферное давление, бар	Ратм
	Перепад давления воздуха в воздухомере, Па	ΔР
	Плотность воздуха по состоянию в горле воздухомера, кг/м3	ρв
	Расход воздуха, кг/с	G
	Плотность воздуха в сечении I – I, кг/м3	ρ1
	Средняя скорость потока воздуха в сечении I – I, м/с	W1
	Плотность воздуха при выходе из трубы (сечение II - II), кг/м3	ρ2
	Средняя скорость потока при выходе из трубы (сечение II - II), м/с	W2
	Теплота, передаваемая потоку воздуха в трубе, Вт	Q1
	Теплота, передаваемая окружающему трубу воздуху, Вт	Q2
	Средний температурный напор в условиях внутреннего теплообмена, °С	Δt1
	Средний температурный напор в условиях внешнего теплообмена, °С	Δt2
	Средний температурный напор в условиях внутреннего теплообмена, °С	Δt1
	Средний температурный напор в условиях внешнего теплообмена, °С	Δt2
	Критерий Рейнольдса	Re1
	Критерий Прандтля в условиях вынужденной конвекции	Pr1
	Критерий Нуссельта в условиях вынужденной конвекции	Nu1
	Критерий Грасгофа	Gr2
	Критерий Прандтля в условиях естественной конвекции	Pr2
	Критерий Нуссельта в условиях естественной конвекции	Nu2
	Расчетный коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции, Вт/(м2·°С)	α1 оп
	Опытный коэффициент теплоотдачи при вынужденной конвекции, Вт/(м2·°С)	α1 расч
	Расчетный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/(м2·°С)	α2 оп
	Опытный коэффициент теплоотдачи при свободной конвекции, Вт/(м2·°С)	α2 расч

5. Контрольные вопросы.

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

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

3. Какими методами измеряется температура в данной работе?

4. Как измеряется и регулируется расход воздуха в данной работе?

5.По каким признакам можно судить о стационарном режиме теплообмена с окружающей средой?

6. Как осуществляется выбор контрольной оболочки рассматриваемой термодинамической системы?

7.Дайте формулировку и математическое выражение уравнения первого закона термодинамики, используемого для решения задачи данного опыта.

8. Укажите способы определения величин, входящих в уравнение 1-го закона термодинамики, используемого для решения задачи данного опыта, с полным обоснованием используемых расчетных формул.

9. Какие существуют методы и приборы для измерения температуры, давления и расхода?

10. Как определяется плотность воздуха в условиях лабораторной установки?

11. Какие виды конвекции существуют, в чем их различие?

12. В чем сущность "Теории подобия" и как с ее помощью определяются коэффициенты теплоотдачи?

13. Как составляются критериальные уравнения?

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

15. Каков физический смысл критериев подобия, входящих в уравнение для свободной конвекции?

16. Каков физический смысл критериев подобия, входящих в уравнение для вынужденной конвекции?

17. Что такое "определяемый" и "определяющий" критерий?

18. Как выбирается определяющий (характерный) размер и определяющая температура при расчете критериев подобия?