В зависимости от скорости среды

Лабораторная работа 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ

Цель работы: изучение особенностей конвективного теплообмена; экспериментальное определение коэффициента теплоотдачи при обдуве холодным воздухом нагретой металлической поверхности.

1. Основные сведения о конвективном теплообмене

Под конвективным теплообменом, или, как его часто называют, теплоотдачей понимается совместный процесс передачи тепла конвекцией и теплопроводностью, например, теплообмен между потоком теплоносителя (жидкости или газа) и поверхностью стенки; направление теплового потока при этом будет зависеть от температур теплоносителя и стенки.

Тепловой поток, передаваемый при конвективном теплообмене, определяется по формуле Ньютона-Рихмана:

(3.1)

где – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом теплоотдачи; – температура теплоносителя,⁰С; t_ст – температура стенки,⁰С; F – площадь поверхности соприкосновения теплоносителя со стенкой, м².

Из уравнения можно определить разность

, (3.2)

где – термическое сопротивление теплоотдачи.

Формулу можно использовать как при теплоотдаче от жидкости или газа к стенке, так и при теплоотдаче от стенки к жидкости или газу. В обеих случаях принимается абсолютное значение разности температур.

Коэффициент теплоотдачи имеет размерность Вт/м²×град, представляет собой величину теплового потока или, что то же, количество тепла, проходящего в единицу времени от жидкости (газа) к стенки (или наоборот) через I м² поверхности при разности температур жидкости и стенки I ⁰C. В отличие от коэффициента теплопроводности коэффициент теплоотдачи -очень сложная величина, при помощи которой учитываются следующие факторы, обусловливающие протекание конвективного теплообмена: режим движения жидкости или газа (ламинарный или турбулентный) и природа его возникновения; скорость движения жидкости или газа V; физические параметры жидкости или газа (теплопроводность l, вязкость m, плотность r, теплоёмкость С_р, коэффициент объёмного расширения b), температура жидкости или газа и поверхности t_ж, t_ст; форма и линейные размеры омываемой жидкостью или газом поверхности l ₁, l ₂, l ₃.

Таким образом,

(3.3)

Существенное значение в конвективном теплообмене имеет режим движения жидкости или газа. Турбулентное движение всегда усиливает теплообмен. Наличие пограничного слоя большой толщины у поверхности стенки увеличивает её термическое сопротивление и замедляет перенос тепла.

При изучении конвективного теплообмена коэффициент теплоотдачи в большинстве случаев определяют экспериментально.

2. Описание экспериментальной установки

Установка (рис.5) представляет собой модель теплообменника, состоящего из прямоугольного короба воздуховода 1 сечением 140х50 мм² и вертикального трубного пучка с шахматным расположением труб наружным диаметром 24 мм. Трубы расположены так, что площадь живого сечения воздуховода является постоянной.

Рис.5. Схема экспериментальной установки

Дата добавления: 2015-05-26