Курсова робота
"Дослідження тепловіддачі циліндра в закрученому потоці "
Введення
Одним з перспективних і ефективних шляхів вирішення проблеми інтенсифікації процесів тепломассобмена в теплоенергетичних і теплоиспользующих установках і пристроях є застосування закручених високо турбулентних потоків рідин і газів. Обертові течії вже широко використовуються при організації спалювання палива в вихрових пальниках, циклонних топках і камерах згоряння, проведенні процесів нагріву і термообробки в Циклон-вихрових нагрівальних пристроях, сушіння матеріалів в рециркуляційних сушарках тощо
Вивчення гідродинаміки і теплообміну в Циклон-віхрерих камерах являє собою важливу практичну задачу, оскільки дозволяє отримати необхідні дані для їх розрахунку і проектування. Цікава в цьому плані завдання дослідження тепловіддачі круглого циліндра, співвісного з аеродинамічною віссю стабілізованого циклонного потоку, з точки зору подальшого вивчення особливостей теплообміну в полі відцентрових сил, а також розробки рекомендації з розрахунку конвективного теплообміні в вихрових МГД (Магнітогідродинамічних) генераторах, циклонних печах, при вихровому охолодженні елементів електричних машин, напівпровідникових випрямлячів і т.п.
Мета роботи - прищепити студентам певні навички виконання самостійних наукових досліджень в області конвективного теплообміну. Безпосередньо виконання роботи передує вивчення спеціальної наукової і рекомендованої навчальної літератури, методики проведення дослідів і обробки результатів дослідження.
У роботі здійснюється експериментальне вивчення тепловіддачі конвекцією від вертикального циліндра до закрученому потоку повітря в циклонічної камері, обробка та аналіз результатів спостережень, складання рівняння подібності для розрахунку конвективного теплообміну, розрахунок статистичних показників, що характеризують відхилення досвідчених точок від рекомендованої розрахункової залежності, оцінка ступеня достовірності результатів і похибок вимірювань.
У заключній стадії роботи складається пояснювальна записка з внесенням до неї всіх досвідчених і розрахункових матеріалів та оформленням графічної частини.
1. Теоретичне обгрунтування
Складна аеродинамічна структура потоку в циклонних камерах в значній мірі обмежує можливості використання математичних методів рішення задачі конвективного теплообміну, тому основним напрямком у вивченні тепловіддачі конвекцією є експеримент.
Особливість розглянутої задачі конвективного теплообміну в закрученому циклонному потоці полягає в тому, що при русі середовища виникають інерційні масові (Доцентрові) сили, які практично повністю визначають умови тепловіддачі.
Аналіз системи диференціальних рівнянь руху і теплообміну стосовно до розглянутій задачі, а також використання рекомендацій роботи В.К. Щукіна показують, що особливості тепловіддачі циліндра в закрученому потоці визначаються головним чином масовими (доцентровими) силами, а завдання визначення коефіцієнтів тепловіддачі фактично зводиться до встановлення Залежно
, (1)
де - число Нуссельта (- коефіцієнт тепловіддачі конвекцією від циліндра до закрученому потоку; - зовнішній діаметр циліндра; - коефіцієнт теплопровідності середовища); - критерій, що визначає рух рідини і тепловіддачу в закрученому потоці (j m - максимальне значення доцентровий прискорення j в системі; l m - характерний лінійний розмір, визначає положення j m щодо поверхні тепловіддачі; О”T - різниця температур в точках потоку, де інерційне прискорення досягає максимального і мінімального значень; ОІ, ОЅ - коефіцієнти об'ємного розширення та кінематичної в'язкості середовища; - критерій Прандтля, - коефіцієнт температуропровідності).
У розглянутій задачі мінімальне прискорення має місце на поверхні тепловіддачі (Циліндра) і дорівнює нулю. Фізичні константи в рівнянні (1) визначаються за середній температурі потоку, практично рівній температурі Е точці потоку, де j = j m .
При порівняно невеликих температурних напорах? Т (в умовах, близьких до ізотермічним) співмножник (1 + Т) незначно відрізняється від одиниці, а при невеликих змінах? Т, навіть якщо і відрізняється від одиниці, то змінюється порівняно мало. Тому зміна критерію Р повністю визначається безрозмірним комплексом
. (2)
У розглянутої навчальної роботи дослідження тепловіддачі виконується у повітряному потоці у вузькому інтервалі його температури і тільки при одному напрямку теплового потоку, тому з шуканого рівняння подібності (1) може бути виключений критерій Прандтля і температурний фактор.
Умова подібності процесів конвективного теплообміну в поле доцентрових сил у ізотерміч...
