Кипение
Режимы кипения
Пузырьковое, переходное и пленочное кипение хладона R-141b в условиях свободной конвекции.
Кафедра инженерной теплофизики имени В. А. Кириллина · НИУ «МЭИ»
Учебная лаборатория
Лаборатория ЭМИТМО
Экспериментальное исследование теплообмена при кипении, конденсации, вынужденной и свободной конвекции, а также при внешнем обтекании тел.
Экспериментальный теплообмен Кафедра ИТФ
Направления практикума
Что исследуют студенты
Практикум охватывает основные режимы теплообмена и связывает измерения с инженерными корреляциями и безразмерными критериями.
Канальные течения
Вынужденная конвекция
Однофазное течение и кипение недогретой воды в вертикальном кольцевом канале.
Конденсация
Пленка конденсата
Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара на наружной поверхности трубы.
Течение газа
Переменная нагрузка
Турбулентное течение воздуха в трубе при постоянном и изменяющемся по длине теплоподводе.
Свободная конвекция
Пограничный слой
Распределение теплоотдачи вдоль вертикального обогреваемого цилиндра в воздухе.
Внешнее обтекание
Крыловой профиль
Локальная теплоотдача на модели профиля в аэродинамической трубе малых скоростей.
Лабораторный практикум
Лабораторные работы
Нумерация сохранена по действующему практикуму: работы № 1, 2, 3, 4, 6 и 7.
Исследование теплоотдачи при кипении жидкости
Исследуется кипение хладона R-141b на плоской поверхности при свободной конвекции. Студенты получают точки пузырькового, переходного и пленочного режимов и сопоставляют опытные данные с расчетными зависимостями.
ИзмеряетсяТемпературы, давление, тепловой поток
ОпределяетсяТемпературный напор и коэффициент теплоотдачи
РезультатКривая кипения q(ΔT)
Измерение температур
Расчет теплового потока
Определение α
Сравнение режимов
Теплообмен в кольцевом канале
В вертикальном прозрачном кольцевом канале исследуются однофазная вынужденная конвекция и кипение недогретой воды. Прозрачная стенка позволяет наблюдать рост, отрыв и конденсацию паровых пузырей.
ИзмеряетсяРасход, ток, напряжение и температуры
ОпределяетсяМестный коэффициент теплоотдачи
РезультатРаспределение α(x) по длине
Задание расхода
Изменение нагрузки
Измерение T(x)
Расчет α(x)
Конденсация водяного пара на трубе
Исследуется пленочная конденсация чистого водяного пара на наружной поверхности трубки, которую можно устанавливать вертикально, горизонтально или под углом к горизонту.
ИзмеряетсяРасход воды, подогрев, температуры пара и стенки
ОпределяетсяСредний коэффициент теплоотдачи
РезультатСравнение с теорией Нуссельта
Получение пара
Конденсация на трубе
Тепловой баланс воды
Расчет α
Теплообмен при течении газа в круглой трубе
Воздух движется по разомкнутому контуру через обогреваемую трубу. Исследуются местные коэффициенты теплоотдачи при постоянной и специально сформированной переменной по длине тепловой нагрузке.
ИзмеряетсяРасход воздуха, ток, температуры стенки и газа
ОпределяетсяМестное число Нуссельта
РезультатВлияние q(x) на теплоотдачу
Измерение расхода
Задание q(x)
Построение T(x)
Расчет Nu(x)
Теплообмен при свободной конвекции
Измеряется распределение коэффициента теплоотдачи вдоль вертикального электрически обогреваемого цилиндра. Анализируется развитие ламинарного, переходного и турбулентного свободно-конвективного пограничного слоя.
ИзмеряетсяТемпература поверхности и окружающего воздуха
ОпределяетсяЛокальный коэффициент теплоотдачи
РезультатЗависимость Nu(Ra)
Электрический нагрев
Измерение T(x)
Расчет α(x)
Переход к Nu и Ra
Теплоотдача при обтекании крылового профиля
В аэродинамической трубе малых скоростей измеряются распределения температуры и статического давления по модели профиля. По ним определяются местные скорость потока и коэффициент теплоотдачи.
ИзмеряетсяТемпература, давление, ток и напряжение
ОпределяетсяМестная скорость и коэффициент теплоотдачи
РезультатРаспределение Nu(Re) по профилю
Задание скорости
Измерение p(x), T(x)
Расчет u(x), α(x)
Переход к Nu и Re
Характерная зависимость
Кривая кипения
Качественная схема показывает смену режимов от свободной конвекции и пузырькового кипения до переходного и пленочного режимов.
График иллюстративный и не содержит искусственно заданных экспериментальных значений.
Результаты обучения
Что осваивает студент
Практикум формирует полный цикл экспериментального исследования — от настройки установки до сопоставления данных с теоретическими моделями.
01
Планирование теплофизического эксперимента и вывод установки на стационарный режим.
02
Измерение температуры, давления, расхода, электрической мощности и теплового потока.
03
Определение локальных и средних коэффициентов теплоотдачи.
04
Работа с числами Нуссельта, Рейнольдса, Рэлея, Прандтля и другими критериями подобия.
05
Сравнение экспериментальных данных с инженерными корреляциями и теоретическими решениями.
06
Проверка теплового баланса, оценка погрешности и анализ физических причин расхождений.
Лабораторный практикум
Пособие содержит теоретические основы, схемы установок, порядок проведения опытов, методы обработки результатов и контрольные вопросы для всех шести работ.