1. Ознакомиться установкой и расположением приборов. Самостоятельно составить ее схему. Заготовить таблицу 3–5 для регистрации результатов испытаний.
2. Подготовить установку к испытаниям. Убедиться, открыв крышку заливочного устройства, что уровень воды на 3–4 см ниже пробки. В противном случае снять кран Маевского и долить жидкость в систему.
3. Подключить стенд к сети 220 В.
4. Включить питание стенда кнопкой «Сеть».
5. Подключить измерительную систему к соответствующему разъему и запустить программу выполнения работы «Течение в трубах» (рис. 1.6).
6. Запустить насос кнопкой ВК2 и установить на его переключателем минимальную подачу горячего теплоносителя.
7. Через 20-30 секунд кнопкой ВК1 запустить в работу нагреватель в режим позиционного регулирования.
8. После выхода температуры на заданный режим и установления стационарного теплового режима снять показания термопар (
, 
) и расхода (
). Результаты измерений записать в табл. 3.
9. Произвести измерения температуры внешней поверхности трубы – t3 и t4. Полученные данные занести в таблицу 3.
10. Обработать полученные результаты.
Рисунок 1.6 – Лицевая панель компьютерной системы измерения
Обработка результатов
1. Рассчитать скорость движения жидкости, м/с
.
2. Рассчитать среднюю температуру жидкости
.
3. Коэффициент теплопроводности жидкости (
) и коэффициент кинематической вязкости (
) определяются по средней температуре в стандартных таблицах приложения 1.
4. Рассчитываем критерий Рейнольдса и коэффициент Прандтля по формулам (4 и 5).
5. Рассчитываем критерий Нуссельта в соответствии с режимом течения жидкости по формулам (1 и 2).
6. Из формулы (3) определяем расчетный коэффициент теплоотдачи (
).
7. Определяем массовый расход
,
плотность выбирать по таблице приложения при средней температуре.
8. Рассчитываем тепловой поток для каждой точки при различной теплоемкости
9. Определяем температурный напор – 
где 
– температура воздуха
10. Определяем коэффициент теплоотдачи для каждой точки
11. Определяем экспериментальный коэффициент теплоотдачи
12. Полученные результаты обработки данных записываем в таблицы 4 и 5.
13. Сравнить полученные коэффициенты теплоотдачи. Проанализировать результаты. Сделать выводы.
14. Ответить на контрольные вопросы.
Таблица 3. Показания приборов
| Объемный расход воды, , м3/с
| Начальная температура
жидкости,  ,°С
| Конечная температура
жидкости,  ,°С
| Температуры внешней поверхности трубы | |
 ,°С
|  ,°С
| |||
Таблица 4. Значения вычисленных параметров по критериям
Скорость движения жидкости,  , м/с
| Средняя температура,  , °С
| Коэффициент
теплопроводности, , Вт/м·К
| Коэффициент
кинематической
вязкости, , м2/с
| Критерий
Рейнольдса, 
| Коэффициент
температуропроводности,  , м2/с
| Критерий Прандтля
| Критерий
Нуссельта
| Коэффициент теплоотдачи
, Вт/м2°С
|
Таблица 5. Значения вычисленных экспериментальных параметров для точек поверхности.
| № точ. | Теплоемкость жидкости,  , Дж/кг·К
| Массовый расход,  , кг/с
| Тепловой поток для каждой точки
 , Дж/с
| Температурный
напор,  ,°С
| Коэффициент теплоотдачи
для каждой точки,  , Вт/м2°С
| Коэффициент теплоотдачи,  , Вт/м2°С
|
Контрольные вопросы
1. Каков физический смысл единицы измерения коэффициента теплоотдачи в СИ?
2. Какие дополнительные факторы и механизмы переноса тепла учитываются коэффициентом теплопередачи?
3. Используя аналогию тепловых и электрических явлений, сравните термические сопротивления движущихся слоев жидкости и воздуха с сопротивлением 
и оцените перепад температуры на толщине стенки трубы.
4. В чем проявляется энергосберегающий эффект систем отопления с принудительной циркуляцией на оребренных трубах?
5. Какими способами можно повысить коэффициент теплоотдачи жидкостей движущихся в трубах?
6. Самостоятельно проработайте вопрос о соотношениях коэффициентов теплоотдачи в пучках труб, омываемых потоком перпендикулярно их оси, (приложение 1).
7. Какому ряду труб соответствуют наибольшие значения коэффициентов теплоотдачи и чем это обусловлено?
Литература:
1. Гухман А. А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло и массообмена (Процессы переноса в движущейся среде), М., 1967.
2. Дрейцер Г.А. Основы теплообмена в каналах. Учебное пособие. М. Издательство Московского авиационного института, 1082,- 82 с.
3. Зорин В. М., Клименко А. В., Зорина В. М., Теплоэнергетика и теплотехника: М. – Издательство МЭИ, 2001. ISBN: 5-7046-0512-5, 5-7046-0515-X
4. Лабораторный стенд по изучению гидродинамики и теплообмена при течении жидкости в трубах. Аппаратно-программные и инструментальные средства поддержки и сопровождения учебного процесса и научных исследований. pdf: CATI_razvitie-alp.pdf (630 KB)
5. Теплообмен в плоских каналах при совместном влиянии свободной и вынужденной конвекции. iqlib.ru›book/preview/.
6. Теплоотдача при течении жидкости в трубах некруглого поперечного сечения, в изогнутых и шероховатых трубах. fast-const.ru›articles.php
Приложение 1.