Лабораторная работа №4 определение коэффициента излучения и степени черноты тела по дисциплине «термодинамика и теплопередача»

Скачать 292,6 Kb.

Дата	05.03.2023
Размер	292,6 Kb.
	#205386
Тип	Лабораторная работа

Связанные:
Термодинамика. Лабораторная работа 4

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал в городе Сургуте

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ И СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ТЕЛА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ТЕРМОДИНАМИКА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧА»

Выполнила:	студентка гр. СОТб - 18
Втюрина Е.А Иляшенко Д.О.	____________________
Руководитель:	Штанов Ю.Н.

Сургут, 2020 г.

Лабораторная работа №4. Определение коэффициента излучения и степени черноты тела
Цель работы - закрепление знаний по тепловому излучению.
Задачи:

ознакомиться с методикой проведения экспериментов по определению степени черноты тела;
отработать навыки проведения экспериментов;
определить степень черноты s и коэффициент излучения поверхностей 2-х различных материалов (меди и алюминия);
установить зависимость изменения степени черноты от температуры поверхности;
сравнить значение степени черноты меди и алюминия между собой и со справочными данными.

Оборудование и инструменты
Экспериментальная установка, принципиальная схема которой изображена на рис. 3, предназначена для определения степени черноты двух тел - меди и алюминия. Исследуемые тела представляют собой медную и алюминиевую трубки (элементы №1 и №2) диаметром d₁=18мм и d₂=20мм длиной L=460 мм, расположенные горизонтально. Внутри трубок размещены электронагреватели из нихромовой проволоки, служащие источником тепла. Тепловой поток распределяется равномерно по длине трубы. При стационарном режиме все тепло, выделяемое электронагревателем, передается через поверхность трубы в окружающую среду. Полная теплоотдача Q с поверхности трубы определяется по расходу электроэнергии. Потребляемая мощность электроэнергии регулируется автотрансформатором и измеряется амперметром и вольтметром или ваттметром.

Рис. 3. Схема экспериментальной установки: 1 – тумблер включения/выключения реостата; 2 – реле-регулятор; 3 – амперметр; 4 – вольтметр; 5 – испытательные элементы установки с термопарами; 6 – блок питания; 7 – контроллер CompactRIO + модули MIO 9481; 8 – промышленный монитор.
Для измерения температуры поверхности в стенках каждой из трубок заложено по 5 медь-константовых термопар (№№ 1-5 - первая труба и №№ 6-10 - вторая труба). Термопары поочередно подключаются к измерительному прибору контроллеру при помощи переключателя.

Рис. 4. Экспериментальный элемент: 1 – медная труба; 2 – алюминиевая труба; 3 – нагревательный элемент (спираль); 4 - изоляция.
Таблица 1
Журнал наблюдений

				Режим 1
				Элемент 1			Элемент 2
				Номер замера
				1		2		1		2
Напряжение на нагревателе U, В				20			20
Сила тока на нагревателе I, А				0,4			0,4
Тепловой поток Q=U·I/2, Вт				4			4
Температуры поверхности труб
	Номер термопары
	Эл. 1	Эл. 2
	1	6	37,24		37,25		32,23		37,20
	2	7	37,23		37,19		32,24		37,16
	3	8	37,19		37,28		32,23		32,17
	4	9	37,25		37,27		32,24		32,23
	5	10	37,28		37,27		32,18		32,25
Среднее значение температуры tw,∘Ctw,∘C				37,245			32,213
Температура воздуха (показания tf,∘Ctf,∘C)				20,30			20,35

Таблица 2
Журнал наблюдений

				Режим 2
				Элемент 1			Элемент 2
				Номер замера
				1		2		1		2
Напряжение на нагревателе U, В				40			40
Сила тока на нагревателе I, А				0,8			0,8
Тепловой поток Q=U·I/2, Вт				16			16
Температуры поверхности труб
	Номер термопары
	Эл. 1	Эл. 2
	1	6	55,40		55,39		57,71		57,80
	2	7	55,33		55,38		57,73		57,71
	3	8	55,37		55,41		57,77		57,77
	4	9	55,33		55,35		57,74		57,77
	5	10	55,32		55,34		57,77		57,73
Среднее значение температуры tw,∘Ctw,∘C				55,362			57,750
Температура воздуха (показания tf,∘Ctf,∘C)				20,34			20,37

Таблица 3
Расчетная таблица

№п/п	Наименование величины	Определение величин и расчетные соотношения	Режим 1
№п/п	Наименование величины	Определение величин и расчетные соотношения	Элемент 1	Элемент 2
1.	Критерий Грасгоффа		13,04∙	12,53∙
а.	Коэффициент объемного расширения		0,003	0,003
в.	Температурный напор		16,905	11,843
с.	Коэффициент кинематической вязкости воздуха	, м²/сек	15,06∙	15,06∙
2.	Критерий Нуссельта		5,28	5,23
а.	Критерий Прандтля		0,703	0,703
в.	Коэффициенты выбираются из таблицы (см. таблицу №7)	c	0,54	0,54
в.	Коэффициенты выбираются из таблицы (см. таблицу №7)	n	0,25	0,25
3.	Поверхность трубы		0,03	0,028
4.	Коэффициент теплоотдачи		7,60	6,77
а.	Коэффициент теплопроводности воздуха		0,0259	0,0259
5.	Конвективная составляющая теплового потока		3,85	2,24
6.	Величина лучистого теплового потока		0,15	1,76
7.	Степень черноты		0,584	0,118
8.	Коэффициент излучения		3,17	2,18
9.	Среднее значение степени черноты		2,675	2,675

Таблица 4

Расчетная таблица

№п/п	Наименование величины	Определение величин и расчетные соотношения	Режим 2
№п/п	Наименование величины	Определение величин и расчетные соотношения	Элемент 1	Элемент 2
1.	Критерий Грасгоффа		27,05∙	39,58∙
а.	Коэффициент объемного расширения		0,003	0,003
в.	Температурный напор		35,062	37,4
с.	Коэффициент кинематической вязкости воздуха	, м²/сек	15,06∙	15,06∙
2.	Критерий Нуссельта		6,34	6,97
а.	Критерий Прандтля		0,703	0,703
в.	Коэффициенты выбираются из таблицы (см. таблицу №7)	c	0,54	0,54
в.	Коэффициенты выбираются из таблицы (см. таблицу №7)	n	0,25	0,25
3.	Поверхность трубы		0,03	0,028
4.	Коэффициент теплоотдачи		9,12	9,03
а.	Коэффициент теплопроводности воздуха		0,0259	0,0259
5.	Конвективная составляющая теплового потока		9,59	9,46
6.	Величина лучистого теплового потока		6,41	6,54
7.	Степень черноты		0,89	0,83
8.	Коэффициент излучения		5,05	4,71
9.	Среднее значение степени черноты		4,88	4,88

Вывод: В ходе проведения лабораторной работы были закреплены знания по тепловому излучению. Степень черноты, полученная на практике в первом режиме, входит в диапазон табличных значений, однако степень черноты, полученная на практике во втором режиме, отличается, что может быть связанно с недостаточным временем ожидания нагрева и (или) погрешностями при вычислении.

Скачать 292,6 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями: