Гидрогазодинамика және жылумаңызалмасу

Әдіс маңызы, сынаулы материалға цилиндрлік құбыр формасын беруден тұрады. Құбыр ортасында ұзындығынан біркелкі электрқыздырғыш орналаскан, және де құбырдың ұзындығы оның диаметірінен 30 есе көп болу керек, зерттелетің материал қабаты арқылы біртүрлі жылулық ағынды жасау үшін. Құбыр шеттері арқылы жылулық шығынды азайту олар жылуизоляцияланады. Егер құбыр шеттері арқылы жылулық шығындарды есепке алмаса, онда зерттеу материал арқылы өтетін жылулық ағынды, электроқыздырғыш қолданылатын тікелей қуатты өлшеу жолымен немесе ток күші және қыздырғыштың электркернеуінің құлауы мөлшері арқылы табуға болады

4.2 Зертханалық қондырғының суреттемесі

Сурет 4.2.1 - Зертхананың қондырғылардың суреттемесі

4.3.1 Зертханалық қондырғының құрал-жабдықтарымен танысу

4.3.2 Мұғалім қолдаумен электр көректенуді қосу және қыздырғыштың берілген қуатың орнықтыру.

4.3.3 Қосқыштың 9 көмегімен милливольтметрді қосу және стационарлық жылу тәртіп болғаның тосу, оны милливольтметрдің көрсетілуі уақытпен өзгермейтіңдігі көрсетеді.

4.3.4 Келесі мөлшерлерді өлшеу керек:

а) ішкі құбырдың температуралары Т₄, Т₅ және Т₆;

б) сыртқы құбырдың температуралары Т₁, Т₂ және Т₃;

в) электрожылытқыштың қуатың Р, Вт немесе ток күші I, A және кернеудің құлауың U, В;

г) қондырғыда көрсетілген геометриялық мөлшерлерді d₁, d₂, l, м жазу керек.

4.3.5. Өлшемдердің нәтижесін өндеу кезінде мыналарды санау шығару қажет:

а) ішкі құбырдың температурасының орташа шамасы

(4.3.1)
және сыртқы құбырдың
(4.3.2)
б) зерттеулі материалдың орташа температурасы
(4.3.3)
в) материалдың жылуөткізгіштігін формула бойынша анықтайды.

4.3.6 Тәжірибені үш рет орындау керек, қыздыру қуатың ЛАТР көмегімен өзгертіп және ваттметр немесе вольтметр көрсеткіштері арқылы (мысалы V=100, 150 және 200 В);

4.3.7 Барлық өлшеулерді және есептердің нәтижелерің 4.3.1 кестеге еңгізу керек.

4.3.8 Материалдың жылуөткізгіштігінің температурадан тәуелділігің график арқылы көрсету керек λ=f(T_мат);

4.3.9 Жылуөткізгіштіктің шектік қателігің анықтау қажет _n(λ).
Кесте 4.3.1 кесте - Өлшеу нәтижелері

I, A

U, B

Ф=Р, Вт

Т1

Т2

Т3

Т4

Т5

Т6

Т1

Т2

Т мат

, Вт/(м.К)

п() %

К

Жұмыс қортындысы жұмыс мақсатынан, эксперименталды әдістеменің қысқаша конспектісінең, зертханалық қондырғының схемасынан, графиктен λ=f(T_мат), кестеден және қажетті есептерден тұру керек.

2. Жылутасымалдаудың түрлері.

3. Фурье заңы.

4. Жазық және цилиндрлік қабырға арқылы жылу ағының есептеу формулалары.

№ 5 Зертханалық жұмыс. Еркін конвекция кезіндегі жылу берудің мөлшерін зерттеу
Жұмыс мақсаты: эксперименталдық жылу беру коэффициентінің анықтау әдістемесі мен еркін конвекция кезіндегі критериалдық коэффициентпен танысу және күрделі жылу алмасуды зерттеу.
5.1 Кіріспе

Күрделі жылу алмасу. Кеңістікке жылу тасудың үш қарапайым тәсілі бар: жылу өткізгіштік, конвекция мен жылу бөлу.

Жылу өткізгіштік – денедегі жылуды тасудың заттағы микробөлшектер арасындағы энергия айырбастау тәсілі.

Конвекция – жылу тасудың бір температурамен бір облыстан басқа температурамен келесі облысқа жылжу тәсілі. Конвекция аққым ортада ғана болады. Сонымен қатар жылужасуы ортаның тасумен тығыз байланысты.

Жылусәулелері – электромагниттік толқындар арқылы жылу тасу тәсілі. Жалпы жылутасу процесінің қарапайым құбылыстарға бөлінуі – жылуөткізгіштік, конвекция, жылу бөлу - әдістемелік ой-пісірден өндіріледі.

Шынында да бұл құбылыстар бір уақытта өтеді, және бір-біріне әсер етеді.

Конвекциямен жылу өткізгіштікпен бірлескен жылудың тасуы – конвекциялық жылу алмасу деп аталады.

Жылу өткізгіштікпен жылу бөлудің бірлескен жылудың тасуы радиациялық-кондуктивтік жылу айырбастау деп аталады.

Жылу бөлудің, конвекция мен жылу өткізгіштің бірлескен жылу тасуды радиациялық-конвективтік немесе күрделі жылу айырбастау деп аталады. Күрделі жылу айырбастауға газ бен қабырғаның жылу айырбастауы мысал бола алады. Берілген жұмыста жылынған горизонталдық цилиндр мен айналымдасы орта арасындағы радиациалық-конвективтік жылу айырбастау зерттеледі, онда негізгі құбылыс ретінде конвективтік жылу айырбастау қарастырылады.

Еркін конвекция кезінде шексіз қошықтықтағы кеңесістікке жылу беру. Еркін конвекция кезіндегі жылу айырбастау процесі гравитациялық өрістегі сұйықтықтың жылынған және суық бөлшектердің әр түрлігінен болады. Конвективтік жылу айырбастаудың пайда болуы мен интенсивтігі процестің жылулық шартымен анықталады және сұйықтың түріне, температураның әр түрлілігіне, гравитациялық өрістің кернеуіне және процесс өтетін кеңестік көлеміне байланысты. Жылу айырбастау кезінде сұйықтың температурасы айнымалы, сондықтан тығыздықтың әр түрлілігі пайда болады және соның салдарынан гравитациялық күштің әр түрлілігі, олар архимед немесе көрсетеді. Мысалы, ауа мен жылынған дене әрекеттессе, ауа жылындағы, жеңіл ауа төменнен жоғары қарай қозғалады, оның орнына жаңа суық бөлшектер келеді, олар да жылынып жоғары көтеріледі. Еркін конвекция кезінде сұйықтықтың қозғалысы сыртқы қоздырусыз жылу айырбастау процессі нәтижесінде пайда болады.

Конвективті жылу айырбастаудың интенсивтігі жылу берілу α коэффициентімен сипатталады, ол Ньютон-Рихман формуласымен аңықталады
(5.1.1)
Осы заңға сәйкес жылу ағыны Q жылу айырбастау бетіне F пен қабырға мен сұйықтықтың температурасының әр түрлігіне (t_с-t_ж).

Жылу беру коэффициентін бетпен сұйықтың арасындағы 1 градусқа тең әр түрлілігін уақыт бірлігінде берілген жылу мөлшері бет бірлігінде деп анықтауға болады.

Грасгоф саныкөтермелі күштің салыстырмалы нәтижелікті сыйпаттайды, бұл әуенің бас-конвектік құбылыстың көрсетеді