機械エネルギー工学実験 T-3 鉛直管周りの自然対流 実験手順 その５

ここから臨界グラスホフ数を計算します。

まずExcelで代表温度を求めます。18Aのセルに「代表温度」と書いてください。その隣の18Bに代表温度を計算します。

代表温度T_rは次式の通り壁面温度の平均値T_wと周囲スピンドル油温度T_∞の平均なので、表面温度J3の二分の一、周囲スピンドル油温度G3の値の二分の一を足すことで求まります。

求めた代表温度をwordの「表　計算値3（熱伝達率と無次元整理）」に記入してください。温度の有効桁数は小数第一位までです。

代表温度からスピンドル油の物性値（体膨張係数β、動粘性係数ν）を下の表より求めます。物性値のデータは下の表の様に限られた温度の値しかないため、間の値を内挿計算で求めます。（表の出典：西川兼康・藤田泰伸，「伝熱学」， 理工学社， (1982)）。

上表の３行４列の表をコピーしてexcelの計算中のシートのA20のセルに貼り付けます。

貼り付けた値の10の乗数が読み込まれていません。

動粘性係数と体膨張係数の「×10」を「e」に書き換えます。６ヶ所あります。 数値として表示されていることを確認してください（下図のように表示されます）。

下の図の内挿計算の例を参考にしてH21とH22のセルに動粘性係数と体膨張係数の代表温度での値を計算します。下の例のρにνやβを入れて計算してください。

求めた動粘性係数と体膨張係数をwordの「表　計算値3（熱伝達率と無次元整理）」に記入してください。 その際、E-05という表現は一般的なものではないので、必ず×10と上付きの数字に置き換えてください。

グラスホフ数を計算します。 wordの「表　測定値1」の乱流遷移位置が必要なので、excelのA24セルに「乱流遷移位置」と記入して隣のB24にwordに記入してある値を"m単位"で記入してください（wordの表は"mm"です）。

A26に「グラスホフ数」と記入し、隣のB26に次式の通り計算します。ここで、g [m/s²]は重力加速度、β [1/K]は体膨張係数、x [m]は乱流遷移位置、ν [m²/s]は動粘性係数で、重力加速度g [m/s²]は9．81 m/s²として計算します。

グラスホフ数は10の6乗程度の大きな値をとります。

求めたグラスホフ数をwordの「表　計算値3（熱伝達率と無次元整理）」に記入してください。 先ほどと同じように、E-05という表現は一般的なものではないので、必ず×10と上付きの数字に置き換えてください。

ここで求まった臨界グラスホフ数が乱流への遷移の条件です。

三回分の温度分布のグラフを作成します。

上のページを参考にし三回分のグラフを作ってください。

グラフを作る際は下の「＋」を押して新しいシートで作業をしてください。

距離は自分で記入します。温度は計算結果をコピーして貼り付けのオプションで「値」を選んで貼り付けます。

wordファイルの表の後ろの「記入３」の位置に完成した温度分布のグラフを貼り付けてください。

３回目まで計算が終われば実験当日の作業は終わりです。

提出期限までに、レポートの書き方のページを参考にレポートを完成させて提出してください。