Анализ результатов и выводы

Таблица экспериментальных наблюдений

Порядок выполнения работы

Включают электронагреватель тумблером "220 В" и питание цифровых при­боров (вольтметра и амперметра) – тумблером "26 В". Автотрансформатором уста­навливают максимальную мощность в соответствии с условиями эксперимента и поддерживают её постоянной. Во время опыта измеряют мощность нагревателя с помощью вольтметра и амперметра, температура воздуха в помещении на рас­стоянии не менее 1 м от цилиндра. ТермоЭДС термопар на поверхности цилиндра измеряют с помощью комбинированного прибора Щ301 работающего в режиме милливольтметра. Измерения в каждом опыте (при неизменной мощности нагре­вателя) повторяют несколько раз через 5 мин., добиваясь тем самым, чтобы 3 последних из них дали близкие или одинаковые результаты. Постоянство во времени измеряемых величин означает наступление стационарного режима теп­лообмена – это обязательное условие эксперимента. Аналогичным образом проводят три опыта, отличающихся мощностью электронагревателя.

Контролируемые во время опыта величины записывают в таблицу наблюдений.

Обработка экспериментальных данных

Обработка экспериментальных данных заключается в проведении расчётов, оценке относительной погрешности опытов. На основании полученных результатов строятся графики и формулируются необходимые выводы.

6.1 По значениям термоЭДС, полученным в каждом замере, вычисляем усред­ненное по поверхности значение термоЭДС для каждой серии опытов:

;

E_{ср 1} =

E_{ср 2} =

E_{ср 3} =

6.2 Так как холодный спай термопар находится при температуре окружающего воздуха, то величина термоЭДС пропорциональна температурному напору ^оt. Коэф­фициент пропорциональности для медьконстантановой термопары К = 15, поэтому:

Dt = t_с − t_ж = 15·Е_ср ;

Dt₁ =

Dt₂ =

Dt₃ =

6.3 Средняя температура поверхности цилиндра:

t_с = t_ж + Dt ;

t_{с 1} =

t_{с 2} =

t_{с 3} =

6.4 Лучистый тепловой поток рассчитывается по уравнению Стефана-Больцмана, Вт:

Q_{л 1} =

Q_{л 2} =

Q_{л 3} =

6.5 Количество теплоты, отдаваемое боковой поверхностью цилиндра, равна мощности нагревателя, Вт:

Q = U · I ;

Q₁ = Q₂ = Q₃ =

6.6 Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле, Вт/(м²·К):

α₁ =

α₂ =

α₃ =

6.7 График зависимости α = f (t).

6.8 По результатам опытов вычисляются значения критериев подобия:

- критерий Нуссельта

коэффициент теплопроводности воздуха λ =               Вт/(м×К);

Nu_{оп 1} = Nu_{оп 2} = Nu_{оп 3} =

- критерий Грасгофа

коэффициент объемного расширения β = 1/T_ж  =           1/К;

коэффициент кинематической вязкости n =                    м²/с.

Gr₁ =

Gr₂ =

Gr₃ =

Pr = n /a - критерий Прандтля

Pr₁ = Pr₂ = Pr₃ =

6.9 Справочные значения Nu рассчитываются по уравнению

Nu_спр = C×(Gr× Pr)ⁿ

необходимые для расчетов значения величин С и n выбираем по таблице 10.1 в соответствии с ориентацией цилиндра в пространстве (С = 0,5 - для горизон­тальных труб, С = 0,75 - для вертикальных труб).

Nu_{спр 1} =

Nu_{спр 2} =

Nu_{спр 3} =

6.10 Графики зависимостей lnNu_оп = ƒ [ln(Gr× Pr)] и lnNu_спр = ƒ [ln(Gr× Pr)]: 

lnNu_{оп 1} = ln(Gr× Pr) =

lnNu_{оп 2} = ln(Gr× Pr) =

lnNu_{оп 3} = ln(Gr× Pr) =

lnNu_{спр 1} =

lnNu_{спр 2} =

lnNu_{спр 3} =

6.11 Относительная погрешность:

D₁ = D₂ = D₃ =

Анализ результатов и выводы