Методика обробки експериментальних

даних і узагальнення результатів

1. Визначення середньої температури зовнішньої поверхні деталі з за-стосуванням контактного і безконтактного способів вимірювания:

(7.2)

(7.3)

де –температури в і -й точці поверхні деталі, що виміряні відповідно контактним і безконтактним способами.

2. Визначення вибіркової дисперсії температури поверхні деталі, що виміряна контактним і безконтактним способами :

(7.4)

(7.5)

3. Визначення середнього квадратичного відхилення S і вибірко-вого коефіцієнта варіації γ:

(7.6)

(7.7)

(7.8)

(7.9)

4. Подати, разом з висновком, порівняння контактного і безкон-тактного способів вимірювання температури.

5. Визначення площі поверхні циліндричної деталі:

(7.10)

де – відповідно зовнішній діаметр і довжина деталі, м.

6. Визначення повного теплового потоку випромінювання, що від-дається деталлю навколишньому повітрю:

(7.11)

де –ступінь чорноти матеріалу труби для досліджуваної поверхні, = 0, 2;

С ₀ = 5, 67 Вт/м²·К⁴ – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла;

Т_ст – середня температура стінки деталі (за результатами способу вимірювання, якому віддається перевага), К;

Т_пов – температура навколишнього повітря, К.

7. Визначення теплового потоку, що віддається при конвективному теплообміні навколишньому повітрю:

(7.12)

де –загальний тепловий потік ( потужність на-грівача), Вт.

8. Визначення коефіцієнта тепловіддачі, Вт/м² · К:

(7.13)

Щоб поширити результати дослідів, проведених з циліндрічною де-таллю певного діаметра, на всю різноманітність геометрично подібних де-талей, необхідно подати дослідні дані у вигляді залежності між безроз-мірними комплексами (критеріями подібності), які складаються з розмірних величин, що визначають процес теплообміну.

Такими критеріями у випадку вільної конвекції є:

– критерій Нуссельта:

(7.14)

де α – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/м² · К;

–діаметр деталі, м;

коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/м·К;

– критерії Грасгофа і Прандтля:

(7.15)

(7.16)

де прискорення вільного падіння, 9, 81 м/с²; – коефіцієнт об’ємного розширення повітря, коефіцієнт кінематичної вязкості повітря, м²/с; –коефіцієнт температуропровідності повітря, м²/с.

9. Коефіцієнти і , критерій залежно від визначаючої тем-ператури знаходять за таблицею 7.3. Як визначаюча, приймається темпе-ратура повітря t_пов, яка виміряна вдалині від деталі.

Таблиця 7.3 – Теплофізичні характеристики повітря

	м2/с		Pr
	1, 328	2, 442	0, 707
	1, 416	2, 512	0, 705
	1, 506	2, 593	0, 703
	1, 600	2, 675	0, 701
	1, 696	2, 756	0, 699
	1, 795	2, 826	0, 698
	1, 897	2, 896	0, 696
	2, 002	2, 966	0, 694
	2, 109	2, 047	0, 692
	2, 210	3, 128	0, 690
	2, 313	3, 210	0, 688

10. Обчислення для кожного режиму значення добутків критеріїв і критерію

Критеріальне рівняння знаходять у вигляді степеневої функції:

(7.17)

Для знаходження С і п в (7.17) зазначена залежність будується у вигляді графіка в логарифмічних координатах ƒ за дос-лідними значеннями та (табл. 7.4). Оскільки у логарифмічних координатах залежність визначена за (7.17) зображується прямою лінією то тангенс кута нахилу прямої відповідає зна-ченню показника ступеня п у(7.17), а коефіцієнт С знаходиться із співвідно-шення , за координатами будь-якої точки, що ле-жить на цій прямій.

Результати обробки і узагальнення дослідних даних зводяться в таб-лицю 7.4.

Таблиця 7.4 – Розрахункові та експериментальні дані

Режим

К

К

Вт

Вт/м2 · К

м2/с

, Вт/ м · К

Рr

Gr

Gr× Рr

lg(Gr× Рr)

lg Nu

І

ІІ

ІІІ

11. Порівняння одержаних результатів з критеріальною формулою, яке рекомендується для розрахунку тепловіддачі при вільній конвекції біля горизонтальної труби:

(7.18)

У (7.18) використовуються всі фізичні константи, знайдені за таблицею 7.3 при температурі повітря, що виміряна вдалині від деталі. Ве-личина підрахована при вимірюванні температури стінки труби.

Порівняння рекомендується виконувати на графіку залежності:

ƒ (7.19)

7.8. Контрольні питання

1. Дайте визначення конвективного теплообміну.

2. Проаналізуйте рівняння Ньютона–Ріхмана.

3. Фізичний зміст і одиниця коефіцієнта тепловіддачі.

4. Фізичний зміст і одиниця опору тепловіддачі від рідини до стінки.

5. Фізичний зміст і одиниця коефіцієнта тепловіддачі.

6. Фізичний зміст і одиниця опору тепловіддачі.

7. Математичний закон розподілу температур за товщиною плоскої і циліндрічної стінок.

8. Які фактори впливають на конвективний теплообмін?

9. Дайте визначення гідродинамічного суміжного прошарку.

10. Дайте визначення теплового суміжного прошарку.

11. Дайте визначення константи подібності.

12. Як впливають шорсткість і теплофізичні властивості стінки на інтенсивність теплообміну при кипінні?

13. Фізичний зміст числа подібності Рейнольдса.

14. Що визначають критичні значення критерію Рейнольдса?

15. Механізм передачі теплоти при ламінарному і турбулентному рухах рідини.

16. Назвіть фізичні параметри, що визначають поведінку рідини при тепловіддачі.

17. Дайте визначення динамічної і кінематичної в’язкості.

18. Дайте визначення числа подібності.

19. Чому для визначення коефіцієнта тепловіддачі використовують теорію подібності?

20. Сформулюйте теореми подібності.

21. Дайте визначення критеріального рівняння.

22. Дайте визначення визначального і визначаючого параметрів.

23. Фізичний зміст числа подібності Пекле.

24. Фізичний зміст числа подібності Фур’є.

25. Що характеризує критерій гомохроності?

26. Фізичний зміст числа подібності Нусельта.

27. Фізичний зміст числа подібності Прандтля.

28. Що визначають критичні значення критерію Рейнольдса?

29. Фізичний зміст числа подібності Фруда.

30. Фізичний зміст чисел подібності Галілея і Архімеда.

31. Як вибрати визначаючу температуру?

32. Як вибрати визначаючий лінійний розмір?

33. Як знайти константи критеріального рівняння ?

34. Як знайти константи критеріального рівняння ?

35. Фізичний зміст числа Грасгофа.

36. Механізм передачі теплоти випромінюванням.

37. Дайте визначення спектрального і інтегрального потоків випро-мінювання.

38. Дайте визначення спектральної і інтегральної поверхневої щіль-ності випромінювання.

39. Дайте визначення абсолютно чорного, сірого тіл, абсолютно дзеркального і абсолютно білого тіл, прозорого і напівпрозорого тіл.

40. Сформулюйте основний закон поглинання.

41. Сформулюйте основні закони випромінювання: Планка, Сте-фана–Больцмана, Ламберта.

42. Дайте визначення ступеня монохроматичної (спектральної) чор-ноти тіла і коефіцієнта теплового випромінювання (інтегрального коефіцієнта чорноти тіла).

43. Дайте визначення ефективного і результуючого випромінювань.

44. Як розподіляються потоки енергії при падінні на поверхню тіла.

45. З якою метою використовують теплові екрани?

Лабораторна Визначення теплозахисних

робота 7 характеристик одягу та взуття