Гидрогазодинамика және жылумаңызалмасу

6.1 Кіріспе

Ағынның тәртібі Рейнольдса санына байланысты

ω – сұйық қозғалысының негізгі жылдамдығы, м/с;

d – құбырдың диаметрі, м;

ν – кинетикалық еселеуіштің созылмалығы.

Рейнольдса санында ретсіздін тәртібі реттіге өтеді.

R_екр=2300

R_е>2300, біресе ретсіздін тәртіпте,

R_е<2300, біресе ретті тәртіпте.

Ретсіздін қозғалыста барлық поток құйынды тәртіпсіз қозғалысқа толады. Олар үздіксіз шығады, жоғалады. Бірақ кез келген ретсіздіктің жұқа қабық үстінгісі созылманың қажауы сұйықты тоқтатады, жылдамдық 0-ге дейін түседі. Сұйықтықтың жылуберудегі

қозғалыс тәртіп процессі үлкен мағына береді. Өйткені олармен жылу ауыстыру механизмі анықталады.

Цилиндірдің көлденеңнен ағыстау еріксіздігінің жылубергіштігі. Цилиндірдің көлденең ағыстау процессінің жылубергіштігінің ерекшеліктері бірнеше. Олар сұйық қозғалыс цилиндір үстінгісінің сұйықдинамика суреттімен түсіндіріледі. Тәжірбие көрсеткіштері жәй, қарсылықсыз цилиндр ағыстау мінезі ас мөлшерде орын алады. R_е<5 (3.6а - суретті) Рейнольдса санының көбінде, тәжірбие мінезінде, ағыстау құбырын құйынды бөлік аймағын қашанда құрып отырады.

Срнымен бірге цилиндірдің шептік және артқы (қорек) қалдығын тазалаудағы жағдайымен мінезі мүлтінсіз әртүрлі. Алдынғы нүктеде жүгірген ағын екіге бөлінеді және тұйықөлмелі құбырдың алдыңғы бөлігін бағу ағыстайды. Құбырдың сыртына шекаралық қабат пайда болады, оның алдынғы нүктеде кішкентай қалдығы бар және арықарай өлшемі ақырындап өседі. Шекаралық қабат шекарасының сыртына жабысқан, сұйық қабаттының жылдамдығы, құбыр периметрі көлдененнен көтеріліп ал Бернулли теңдеуіне ұқсас қысым азаяды. Периметр нүктесіне жеткен, φ=90^о бұрышына жауапты (алдынғы нүкте бұрышынан алынады), жылдамдық үлкен мағынаға жетеді және арықарайкішрейе босатайды, қысымның тиәсті көтерілуімен бірге және ағым үзіндісі құйынды ортаның пайда болуымен, құбыр бөлігінің қоректісін қосып алуы.

Осындай өзіндік ағыстау құбыры күшті өлшемде жылубергішке шағылысады. Құбыр жеңберіндегі қарқынды жылуберу бірдей емес. Ең үлкен мағыналы еселеуіш жылубергіш (0^о=φ) цилиндірді жасайтын маңдайшадан байқалады, онда шекаралық қабаттың жуандығы азайтылған. Цилиндр үстінгі сұйық қозғалыс қорқыны жылуалмасу бағытында бірден түседі және φ=90-100^о та ең кішісіне жетеді. Бұл өзгеріс шекаралың қабат жуандығына байланысты өседі, құбырдың үстінгісін негізгі ағыннан бөледі. Құбыр бөлігінің еселеуіші жылуберуі қайтадан өседі, жылу шығару жақсару себебінен құйынды қозғалыс және сұйық сыйымдылығы.


180^о








φ

90^о

6
.1 сурет- Цилиндірді көлденеңен ағыс

(6.1.2)

(6.1.3)

осында F=П·d1 – цилиндірдің бүйір беткі диаметрі d және ұзындығы 1, м²;

С_о=5,67 Вт / (м²·К⁴) – абсолюттік қара дене сәулесінің еселеуіші;

ε – цилиндрдің үстінгі қара дәрежесі (фарфор құбырлар үшін ε=0,92);

t_cφ– нүкте құбыр іргелерінің температурасы, φ, ^оС және Т_cφ=t_cφ+273К, бұрышына сәйкес;

t_ж– сұйықтың газдың жыуылу температурасы, ^оС және Т_ж=t_ж+273К; бұрышына сәйкес.

Жергілікті есеуегіш жылуберу есептен өткесін, жылубергіш еселеуіш құбыр периметрі орташа а орта арифметикалық мағына, Вт ⁄ (м²·K) анықталады
á=∑аφ ⁄ N (6.1.4)
осындағы N – жылуберудің жергілікті еселеуші сонының мағынасы.

Нуссельта шарттығы жылуберу есеулеуіштің орташаға көбейтіледі.

Тұрақтылық С=Ń_иdж/R_eⁿ формуласымен анықталады.

6.2 Лабораториялық қондырғыларды сипаттау

Цилиндір зерттелуі (фарфорлы құбыр) жөнделген 1-ден 2 құбырға жылытылып орнықтырылады. 3 ауадан желдеткіз арқылы сорылып алынады. Жасалған 1 цилиндірдің құбыр ұзындығының орташа температурасын анықтау үшін үші ыстық жұп 4. Цилиндір өзішің өс шеңберінде бурылуы мүмкін, ол цилиндірдің аймағының температурасын ыстықжұппен өлшеуге мүмкіндік туғызады. Ыстықтауы айырғыштар арқылы 5 милливольтметрға қосылады 6 жылудың қуаттылығын анықтау үшін амперметрлер 7 және вольтметр қызмет отқарады 8. Ағын жылдамдығы чашеч жылдамдың өлшеумен анықталады, ол құбырға орнықтырылады 2 жылдамдығын өлшеуі санауыш арқылы жылдамдығы жылдамдыңөлшеуім айналым санымен анықтауына әкеледі; секундамермен өлшелген уақыт бөлігі ұқсас.

Ұсынылып отырған жылдамдық өлшеуішке, өлшемдеу үрдісі арқылы 1 минутта табылған санмен ағынның жылдамдың айналымы анықталады.
6.3 Жұмыс істеу тәртібі.

6.3.1 Аспаптармен және лабораториялық құрылыс қандырғылармен танысу.

2. 
   Электрожылытқыш цилиндрді және желдіткішті сөндіру.
   
3. 
   Тәртіп тұрақтылығынан кейін (ең кішівольтметр көрсеткішінің тұрақтылығы дәлелдейді) төмендегі өлшемдерді анықтау:
   

а) t_ж, ⁰С, термометр арқылы құрбыдағыб ауаның қысымы;

6.3 Жұмыс істеу тәртібі.

6.3.1 Аспаптармен және лабораториялық құрылыс қандырғылармен танысу.

2. 
   Электрожылытқыш цилиндрді және желдіткішті сөндіру.
   
3. 
   Тәртіп тұрақтылығынан кейін (ең кішівольтметр көрсеткішінің тұрақтылығы дәлелдейді) төмендегі өлшемдерді анықтау:
   

а) t_ж, ⁰С, термометр арқылы құрбыдағыб ауаның қысымы;

б) ,м/с, жылдамдықөлшеуін арқылы қурбыдағы ауа жылдамдығы;

в) , В, вольтметр және, А амперметр көрсеткіші;

г) t₁ , t₂ және t₃, ⁰С ыстықжуп арқылы цилиндр нүктесінің маңдайшасындағы цилиндр қабырғасындағы ыстықжұп қысым жағдайы;

2. 
   Цилиндрді өзінің өсін айналдыра, ыстыжұп арқылы t₁ , t₂ және t₃ қысымды өлшеп шығару, цилиндрді бұру арқылы 30⁰.
   
3. 
   Нәтижені өндеп тәжійне шығару:
   

а) Q=Q_эл, Вт, жылу ағысының формуласы;

б) берілген цилиндр бурышын шығаратын орташа қысым мағынасы

t_Cφ=t₁+t₂+t₃/3 6.3.1
в) α₁ жылубергіш жергілікті еселеуіш формуласы;

г) ά орташа еселеуіш жылубергіш формуласы;

д) Рейнольдс критерий формуласы (6.1.1);

е) n дәреже көрсеткішін алу R_e табылған сан мағынасы;

ж) Нуссельт критерий формуласы;

з) С тұрақтылық формуласы және шарттықтық теңдеулер тәжірбие жағдайға сәйкес ақырғы түрі.

6.3.6 Тәжірбие нәтижесін және есебін кестеге еңгізу.

6.3.7 (φ) шеңбердегі α_φ/ά жылубергіш еселеуішін біршама өзгерген үрдісін құру.

Жұмыстың есебінде аталуы және жұмыстың мақсаты, орнату үлгісі, негізгі есептеу формулалары, цилиндір жылуберуішіңеселеуіш орташа тәжірбие анықтоғышының қысқаша әдісі, еріксіз ағын, тәжірбие және есеп мәліметінің кестесі, бұрыштан тәуелденген жылубергіш еселуішінің үрдісі.
6.3.1 кесте - Өлшеу нәтижелері

φ

tж

t1

t2

t3

tCφ

I

∆U

Q

αφ

ά

ω

Re

Nu

αφ/α

град

oC

A

B

Вт

Вт/(м2, К)

м/с

0

30

60

90

180

Бақылау сұрақтары

1 Цилиндір шеңберіндегі жылубергіш еселеуішінің ұқсас еместігі немен түсіндіріледі?

2. 
   Жылубергіш еселуіштің мағынасы қойсында көп: цилиндірдің бүйір немесе маңдай нүктесіндеме және неге?
   
3. 
   Цилиндр шеңберінің жылуберу еселеуішінің орташа жұмыста қалай аңықталады?
   
4. 
   Жылубергішне сұйық ағын тәртібіне қалай әсер етеді?
   
5. 
   Жылуалмасу ағыны не деп аталады?
   
6. 
   Сұйықтың ағын тәртібіндегі ретті және реттсіздігі?
   
7. 
   Рейнольдс және Нуссельта критериясында не сипатталған?
   

Әдебиеттер
Негізгі

1.Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика : учебник для вузов – М. : Стройиздат, 1987.– 210 с.

2. Альтшуль А.Д., и др. Примеры расчетов по гидравлике : учеб.пособие для вузов – М. : Стройиздат, 1976. – 175 с.

3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для вузов. – М. : Энергия, 1975 г. – 320 с.

Қосымша

4. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. – М. : Высшая школа, 1975. – 250 с.

5.Рындин В.В. Методические указания к лабораторным работам. Часть 1.– Алма-Ата : НМК, 1992. – 67 с.

6. Юдаева Б.Н. Сборник задач по технической термодинамике.– М. : Высшая школа, 1981. – 150 с.

Мазмұны

Кіріспе...................................................................................	3
№1 Зертханалық жұмыс. Гидростатикалық қысымды өлшеу тәсілдерін зерттеу....................................................	4
№2 Зертханалық жұмыс. Сұйық ағыстың турбуленттік және ламинар тәртібі...........................................................	13
№3 Зертханалық жұмыс. Бернулли теңдеуін сұйық ағынын талдауға қолдану...................................................	19
№4Зертханалық жұмыс. Материалдың жылуөткізгіштік коэффициентің цилиндірлік қабат әдісі арқылы анықтау..........................................................	24
№5 Зертханалық жұмыс. Еркін конвекция кезіндегі жылу берудің мөлшерін зерттеу........................................	32
№6 Зертханалық жұмыс. Цилиндірді көлденеңен ағыстаудағы еріксіз жылу беруді зерттеу.........................	39
Әдебиеттер...........................................................................	46

БЕКІТЕМІН

С. Торайғыров атындағы

ПМУ-дің оқу ісі

жөніндегі проректоры

__________Н.Э. Пфейфер

2009 ж.«____» __________

Құрастырушы: аға оқытушы Мергалимова А.К.

Жылуэнергетика кафедрасы

«Гидрогазодинамика және жылумаңызалмасу» пәні бойынша 050731 «Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі» мамандығының студенттеріне арналған әдістемелік нұсқаулық

Кафедра отырысында ұсынылған 2009 ж.«__»_________ хаттама №___
Кафедра меңгерушісі___________С.А.Глазырин
Энергетика факультетінің әдістемелік кеңесімен мақұлданды
2009ж.«__»_________ хаттама №___
ӘК төрағасы _____________М.М.Кабдуалиева

КЕЛІСІЛДІ

Энергетика факультетінің деканы ______________ А.П. Кислов

2009 ж. «____»_______

СМ бөлімі н/б ______________ Г.С. Баяхметова

2009 ж. «___»________

МАҚҰЛДАНДЫ

ОҮЖ ж ӘҚБ бастығы _____________ А.А. Варакута

2009 ж. «____»____

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

ГИДРОГАЗОДИНАМИКА ЖӘНЕ

ЖЫЛУМАҢЫЗАЛМАСУ

050731 "Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі"

мамандықтарының студенттеріне зертханалық жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулық

Павлодар

жүктеу/скачать 0.62 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: