Материал: Экспериментальное исследование процессов теплообмена. методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам для студентов. Мелькумов В.Н., Петрикеева Н.А
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Воронежский государственный технический университет»
Кафедра теплогазоснабжения и нефтегазового дела
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Тепломассообмен», «Теплогазоснабжение с основами теплотехники», «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов направлений
08.03.01«Строительство»,13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника»,
21.03.01«Нефтегазовое дело», 18.03.01 «Химическая технология»
всех форм обучения
Воронеж 2021
ББК 31.31я7
УДК 621.184.64(07)
Составители: В. Н. Мелькумов, Н. А. Петрикеева, А. И. Колосов, Д. М. Чудинов
Экспериментальное исследование процессов теплообмена:
методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Тепломассообмен», «Теплогазоснабжение с основами теплотехники», «Техническая термодинамика и теплотехника» для студентов направлений 08.03.01 «Строительство»,13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 18.03.01 «Химическая технология» всех форм обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: В. Н. Мелькумов, Н. А. Петрикеева, А. И. Колосов, Д. М. Чудинов. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2021. – 29 с.
Изложены конструктивные особенности и техника обслуживания лабораторного теплообменного оборудования. Сделан акцент на обработке экспериментальных данных при проведении опытных испытаний.
Предназначены для студентов направлений 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 21.03.01 «Нефтегазовое дело», 18.03.01 «Химическая технология» всех форм обучения.
Ил. 9. Табл. 6. Библиогр.: 4 назв.
ББК 31.31я7 УДК 621.184.64(07)
Рецензент – М. Н. Жерлыкина, канд. техн. наук, доцент кафедры жилищно-коммунального хозяйства ВГТУ
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение ……………………………………………………………………….. |
4 |
Определение ошибок измерений……………………………………………… |
5 |
Лабораторная работа № 1. Измерение температуры |
|
различными термометрическими приборами ……………………………….. |
5 |
Лабораторная работа № 2. Определение коэффициента |
|
теплопроводности изоляционного материала методом цилиндра………….. |
12 |
Лабораторная работа № 3. Определение теплоотдачи |
|
горизонтальной трубы при естественной конвекции…………………........... |
16 |
Лабораторная работа № 4. Определение коэффициента |
|
теплопередачи в водо-водяном (водо-воздушном) теплообменнике………. |
19 |
Лабораторная работа № 5. Определение степени черноты |
|
поверхности металла методом сравнения …………………………………… |
24 |
Библиографический список ……………..……………………………………. |
27 |
Приложение. Некоторые значения физических свойств воздуха…………. |
28 |
3
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие методические указания составлены в соответствии с программами курсов для выполнения лабораторных работ.
Целью каждой лабораторной работы является более глубокое усвоение материала по соответствующему разделу курса, а также приобретение необходимых навыков при работе с лабораторным оборудованием, постановке
ипроведении экспериментов, обработке их результатов.
Кработе допускаются студенты, изучившие:
соответствующие разделы специальных курсов и настоящие методические указания для выполнения соответствующей лабораторной работы;
правила по технике безопасности при проведении лабораторных работ. Кроме того, студенты должны знать:
конструкцию экспериментальной установки и порядок проведения исследований;
конструкцию и принцип действия измерительных средств, точность их измерений.
Квыполнению работы допускаются студенты, представившие преподавателю предварительно оформленный отчет по работе с кратким изложением задач исследований, теоретической части, представлением принципиальной конструктивной схемы экспериментальной установки и таблицы для записи экспериментальных данных.
Лабораторные работы выполняются каждым студентом самостоятельно или группой из 3-5 человек (по указанию преподавателя). Каждый студент перед проведением расчетов должен провести анализ результатов экспериментальных данных с целью выявления и устранения грубых ошибок измерений.
Отчет должен содержать таблицу экспериментально-расчетных данных с подписью преподавателя. Студенту предлагается несколько вопросов, и при положительных ответах на них правильно оформленный отчет считается принятым, а лабораторная работа зачтенной. Тетрадь с оформленными лабораторными работами и отчетом сдается преподавателю.
При проведении лабораторных работ студентам запрещается:
самостоятельно включать и выключать установку;
изменять режимы установки;
отсоединять измерительные приборы и элементы установки;
прикасаться к нагретым поверхностям оборудования;
прикасаться к элементам установки и оборудования, находящимися под
напряжением.
Включение и выключение установки, изменение режима её работы осуществляется лаборантом или преподавателем.
4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОШИБОК ИЗМЕРЕНИЙ
Выявление грубых ошибок измерений производиться следующим
образом: |
|
|
|
|
1. Определяется среднеарифметическое значение Nср |
измеренных |
|||
величин по формуле |
|
|
|
|
|
n |
|
||
Nср = |
Ni |
(1) |
||
i 1 |
|
|||
n |
||||
|
|
|||
где Ni – единичное значение измеренной величины; n – число измерений. 2. Определяется среднеквадратичная ошибка:
σ |
|
= |
( Ni Nср )2 |
|
(2) |
п |
(n 1) , |
||||
|
|
|
|
||
3. Вычисляется величина относительного отклонения измерений, наиболее отличающаяся от среднеарифметического значения, по формуле
Vmax= |
|
Nср |
Ni |
|
(3) |
|
|
|
|||||
|
|
п |
|
|||
|
|
|
|
|||
Эта величина сравнивается со значением, приведенным в таблице.
Таблица
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
19 |
21 |
23 |
25 |
1,41 |
1,96 |
2,27 |
2,46 |
2,61 |
2,71 |
2,8 |
2,87 |
2,93 |
2,98 |
3,03 |
3,1 |
Если полученное значение Vmax больше значения, приведенного в таблице, то данный результат измерений является грубой ошибкой и его необходимо отбросить. Вычисления по (1) – (3) производятся до тех пор, пока оставшиеся данные измерений не будут удовлетворять требованиям в таблице. Данные измерений усреднить по формуле (1), привести в соответствие с Международной системой единиц (СИ) и продолжить обработку.
Лабораторная работа № 1
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РАЗЛИЧНЫМИ ТЕРМОМЕТРИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ
1.1. Цель работы
Определить температуру воды в термостате при помощи:
ртутного термометра (абсолютную температуру и температуру по шкале Фаренгейта) с учетом поправки на выступающий столбик ртути термометра;
5