Обработка опытных данных

Для каждого опыта определить и занести в табл. 2 следующие величины:

1. Тепловой поток, отводимый от поверхности трубки к воде путем теплоотдачи при кипении, Вт:

Q=N_н=I_нU_н=(U₀/R₀)U_н. (16)

2. Плотность теплового потока на поверхности трубки, Вт/м²:

q=Q/F, (17)

где F=π·d·L – площадь поверхности теплообмена трубки с жидкостью, м²; d – наружный диаметр трубки, м; L – длина трубки, м.

3. Среднюю температуру поверхности стенки, ⁰С:

t_с=(t₂+t₃)/2, (18)

где t₂ и t₃ – температуры стенки опытной трубки, ⁰С.

4. Температурный напор между стенкой и жидкостью, ⁰С:

Δt_с=t_с-t_ж, (19)

где t_ж – температура насыщения жидкости при заданном давлении, ⁰С.

5. Коэффициент теплоотдачи при кипении, Вт/(м²К):

α=q/Δt_с. (20)

6. lg(q) – логарифм плотности теплового потока.

7. lg(α) – логарифм коэффициента теплоотдачи.

Затем следует построить систему логарифмических координат lg(α)-lg(q) и нанести на ней опытные точки {lg(q)_i; lg(α)_i}.

Таблица 2

Результаты расчета

6. Определение функциональной зависимости α=f(q)

Определяемую нелинейную зависимость (15) удобно представить в логарифмических координатах, где она принимает вид прямой линии:

lg(α) = lg(В) + m lg(q), (21)

что равносильно уравнению

y = b + kx, (22)

где y = lg(α); b = lg(В); k = m; x = lg(q).

Это позволяет определить функциональную зависимостьα=f(q) методом наименьших квадратов, рассчитав коэффициенты b и k по формулам (11), (12) и (13).

Расчет коэффициентов удобно вести, заполняя табл. 3.

Таблица 3

Определение функциональной зависимости α=f(q)

Определив значения коэффициентов b и k, в системе логарифмических координат lg(α)–lg(q) построить прямую линию по найденному уравнению (22). Заметим, что коэффициенты «m» и «В» в формуле для расчета коэффициента теплоотдачи (15) определяются как m = k, а В=10^b.

Уравнение для расчета α при граничных условиях первого рода (14) получают подстановкой выражения (3) в найденное уравнение (15).

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятий конвекция, конвективный теплообмен, конвективная теплоотдача.

2. Чем отличается конвективная теплоотдача при кипении от конвективной теплоотдачи в однофазной среде?

3. Какой вид теплообмена исследуется в данной работе?

4. Дайте определение процесса кипения.

5. Что такое теплоотдача при кипении в большом объеме?

6. Что такое центры парообразования? Назовите стадии парообразования.

7. Что такое критический радиус пузырька?

8. Напишите формулу расчета теплового потока при пузырьковом кипении в большом объеме и поясните входящие в неё величины.

9. Назовите основные факторы, влияющие на величину коэффициента теплоотдачи при кипении.

10. Изобразите кривые кипения a=f₁(Dt_c) и q=f₂(Dt_c). Укажите режимы кипения и соответствующие им области на графике.

11. Дайте характеристику пузырькового режима кипения. Укажите соответствующую область на кривой кипения.

12. Дайте характеристику 1-го кризиса кипения и переходного режима кипения. Укажите соответствующую область на кривой кипения.

13. Дайте характеристику 2-го кризиса кипения и пленочного режима кипения. Укажите соответствующую область на кривой кипения. Какие две подобласти характерны для пленочного кипения?

14. Что такое кризисы кипения? Дайте характеристику первого и второго кризисов кипения. Изобразите на графике особенности смены режимов кипения при граничных условиях первого и второго рода.

15. Поясните принцип работы лабораторного стенда и назначение элементов по схеме экспериментальной установки.

16. Опишите порядок проведения опыта и заполнения таблицы наблюдений.

17. Как получить уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи при граничных условиях 1-го рода?

18. Для какого режима кипения могут быть использованы полученные вами уравнения?

Поиск по сайту: