Исследование процесса теплопередачи через стенку трубы от вынужденного потока воды в трубе к воздуху

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт энергетики

Кафедра теплоэнергетики и теплотехники

Тепломассообмен

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №6 на тему:

«Исследование процесса теплопередачи через стенку трубы от вынужденного потока воды в трубе к воздуху»

Выполнил студент группы   ЭСТб-16-1                                       Петров Н.М.

                                                     шифр                        подпись                         И. О. Фамилия

Проверил                                                                                              Сутормин А.Ф. 

                                                                                                 подпись                        И. О. Фамилия

Иркутск 2018

Цель работы: углубить знания по теории теплопередачи и теплоотдачи путём экспериментального определения коэффициента теплопередачи через стенку трубы от вынужденного потока воды к воздуху и коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции от горизонтально расположенной трубы к наружному воздуху.

Задание:

1. Изучить теоретический материал по данным вопросам, используя учебники.
2. Экспериментально определить коэффициент теплопередачи от вынужденного потока воды в трубе к воздуху через стенку трубы и коэффициент теплоотдачи на поверхности горизонтально расположенной трубы к наружному воздуху.
3. Проанализировать полученные экспериментальные данные, сравнив их с данными, полученными расчётным путём с использованием известных критериальных уравнений теплоотдачи. Сделать соответствующие выводы о точности данных измерений и расчётов.
4. Оформить и защитить отчёт.

Схема экспериментальной установки приведена на рисунке 1. На передней панели 1 находится восьмиканальный цифровой измеритель температуры 2 типа УКТ-38, подключённый к семи хромель-копелевым термопарам 10 (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7) и три выключателя  – «Сеть», «Нагрев», «Насос». Рабочим участком 3 является стальная труба с никелированной наружной поверхностью, через которую циркулирует нагретая в водоподогревателе 5 вода. Объёмный расход воды измеряется ротаметром 6РМ-ЖУЗ-0.04-6. На выходном патрубке водоподогревателя находится циркуляционный насос 7, кран К1 для регулирования расхода воды трубе, кран К2 для открывания байпасной линии и расширительный бачок 8 для заполнения системы водой.

Температура воды регулируется в блоке 9, в пределах 25–80 ºС. Измерение температуры производится последовательно в семи точках с интервалом 2 секунды между измерениями. При этом термопары 1 и 2 показывают температуру воды на входе и на выходе из трубы, термопары 3, 4, 5, 6 – температуру наружной поверхности трубы в разных точках, термопара 7 — температуру воздуха вблизи трубы tж2.

[pic 1]

Рисунок 1 – Схема экспериментальной установки:

1 — регулятор температуры воды; 2 — водоподогреватель; 3 — расширительный бачок; 4 — насос; 5 — ротаметр; 6 — измеритель температуры УКТ-38; 7 — пульт управления; 8 — стальная никелированная труба

Расход воды регулируется краном К1 в пределах 5-40 л/ч. Течение жидкости в трубе ламинарное, максимальная скорость w = 0,05м/с.

Первый режим

Таблица 1 – Таблица измерений- I режим

Обработка опытных данных:

Длина трубы l = 1,7 м, наружный диаметр d2 = 0,028 м, внутренний диаметр d1 = 0,023 м, теплопроводность материала стенки λ = 45 Вт/(м*К), степень черноты трубы ε = 0,1.