Обсчет опытных данных по конвективному теплообмену

Расчет одной (1-ой) экспериментальной точки.

1) Температура насыщения в рабочем диапазоне давлений мм рт. ст. кПа может быть определена по уравнению:

, ˚ С;

где - избыточное давление в калориметре, создаваемое столбом воды в гидрозатворе, , мм вод. ст.

;

2) Теплота парообразования в диапазоне ˚ С обобщаются зависимостью:

, Дж/кг;

;

3) Суммарный тепловой поток от калориметра к охлаждающему воздуху определяется по количеству конденсата, собранному за время опыта с рабочего участка:

, Вт;

где - масса конденсата, кг;

- время опыта, с;

;

4) Лучистый тепловой поток между калориметром и боковой поверхностью циклонной камеры можно рассчитать по уравнению Стефана-Больцмана:

, Вт;

где - приведенная степень черноты системы;

- соответственно степень черноты калориметра и поверхности циклонной камеры

(); - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/(м²·К⁴); - абсолютная температура внешней поверхности калориметра, К; - абсолютная температура внутренней поверхности калориметра , К; - площадь поверхности теплообмена калориметра, , м²; - площадь боковой поверхности циклонной камеры, , м².

;

;

;

;

5) Конвективный тепловой поток:

, Вт;

;

6) Приращение температуры воздуха, охлаждающего калориметр, определяется по уравнению теплового баланса:

, ˚ С;

где - средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, равная 1005 Дж/(кг · ˚ С) в диапазоне температур от 0 до 60 ˚ С.

;

7) Средняя температура циклонного потока:

, ˚ С;

;

8) Определение коэффициента теплоотдачи конвекцией от калориметра к закрученному воздуху осуществляется по уравнению Ньютона-Рихмана:

, Вт/(м² · ˚ С);

;

9) Коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре потока в соответствии с аппроксимационной зависимости, справедливой в диапазоне температур ˚ С:

, Вт/(м² · ˚ С)

;

10) Плотность воздуха на радиусе :

, кг/м³;

где - избыточное статическое давление воздуха на радиусе , мм вод. ст.

;

11) Коэффициент кинематической вязкости воздуха на радиусе :

, м²/с;

;

12) Число Нуссельта:

;

;

13) Число Рейнольдса:

;

;

Расчет остальных экспериментальных точек представлен в Таблице 3.

Таблица 3. Обсчет опытных данных по конвективному теплообмену.

Номер опыта
Площадь поверхности теплообмена калориметра , м2	0, 0608	0, 0608	0, 0608	0, 0608	0, 0608
Площадь боковой поверхности циклонной камеры , м2	0, 3426	0, 3426	0, 3426	0, 3426	0, 3426
Суммарный тепловой поток от калориметра к охлаждающему воздуху , Вт	275, 8117	173, 8464	205, 1854	182, 5074	148, 1659
Температура насыщения , ˚ С	101, 2133	101, 2099	101, 2066	101, 2133	101, 1965
Теплота парообразования , Дж/кг
Лучистый тепловой поток между калориметром и боковой поверхностью камеры , Вт	8, 3448	8, 3301	8, 3424	8, 3623	8, 3600
Конвективный тепловой поток , Вт	267, 4669	165, 5163	196, 8430	174, 1451	139, 8058
Приращение температуры воздуха, охлаждающего калориметр , ˚ С	5, 1622	3, 7407	5, 0680	5, 5888	6, 1156
Средняя температура циклонного потока , ˚ С	18, 2811	17, 8703	18, 3340	18, 2944	18, 5578
Коэффициент теплоотдачи конвекцией от калориметра к закрученному воздуху , Вт/(м2 · С˚)	53, 0449	32, 6538	39, 0530	34, 5305	27, 8155
Число Нуссельта	113, 1644	69, 7528	83, 3007	73, 6633	59, 2892
Коэффициент теплопроводности воздуха при средней температуре потока , Вт/(м · С˚)	0, 0258	0, 0257	0, 0258	0, 0258	0, 0258
Плотность воздуха на радиусе ; , кг/м3	1, 2557	1, 2529	1, 2390	1, 2342	1, 2239
Коэффициент кинематической вязкости воздуха на радиусе ; , м2/с
Число Рейнольдса	109610, 1	95291, 9	78249, 9	65767, 4	44453, 2