Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Лабораторна робота №8

ДОСЛІДЖЕННЯ ОХОЛОДЖЕННЯ ТІЛА ПРИ РІЗНИХ УМОВАХ

Мета|ціль| роботи - визначити залежність сумарного коефіцієнта тепловіддачі від температури поверхні тіла при природному та змушеному охолодженні.

3.8.1 Теоретичні відомості

Природне охолодження зовнішніх поверхонь огороджень високотемпературних установок, паропроводів і іншого устаткування відбувається за рахунок природної конвекції.

При прискореному охолодженні з обдуванням металу повітрям або спеціальною захисною атмосферою, що циркулює в печі під муфелем, основну роль грає примусова (змушена) конвекція.

Охолодження тіл при різних умовах має місце в металургії під час охолодженні металу при термообробці (колпакові печі, печі з викатним подом, камерні термічні печі) і таке інше.

Закон теплообміну при охолодженні тіла можна записати у виді:

де q - питомий тепловий потік, що віддається тілом у навколишнє середовище, Вт/м²;

a_å - сумарний коефіцієнт тепловіддачі тіла в навколишнє середовище, Вт/(м²×К);

t_п, t_навк - температура поверхні тіла і навколишнього середовища, відповідно, °С.

Сумарний коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²×К):

, (3.8.1)

де a _л, a _к - відповідно промениста і конвективна складова коефіцієнта тепловіддачі, Вт/(м²×К).

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням a _л визначається по формулі, Вт/(м²×К):

(3.8.2)

де С₀=5,67 - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, Вт/(м²×К⁴);

e - ступінь чорності замкнутої системи сірих тіл, приймаємо e= 0,7;

Т_окр, Т_п – абсолютна температура, відповідно навколишнього середовища і поверхні тіла, К. (Увага! Т=t+273, К).

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією a _к визначають по різних формулах, для кожного конкретного випадку в залежності від режиму руху середовища й умов охолодження: природне або змушене.

Природне охолодження

При природному охолодженні рух повітря щодо охолоджуваного зразка забезпечується під’ємною силою, що виникає через різницю густини нагрітого і холодного повітря. Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією a_к визначається по формулі, Вт/(м²×К):

(3.8.3)

де l - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/(м×К), визначається по додатку А;

d - діаметр охолоджуваного зразка, м;

Gr - критерій Грасгофа, що представляє відношення піднімальних сил до сил в’язкого тертя середовища:

, (3.8.4)

де g = 9,81 - прискорення вільного падіння, м/c²;

- коефіцієнт об'ємного розширення, К^-1;

n - кінематичний коефіцієнт в'язкості навколишнього середовища (повітря), м²/с, визначається по додатку А;

У якості визначальної прийнята температура навколишнього середовища.

Змушене охолодження

При змушеному охолодженні нагрітого тіла повітрям у каналі (турбулентний режим руху при Re = (10⁴…5×10⁶) коефіцієнт тепловіддачі конвекцією a_к визначається по формулі, Вт/(м²×К):

, (3.8.5)

де e_a =ε_t·ε_ι– поправочний коефіцієнт, що враховує неізотермічність повітря (коефіцієнт ε_t) і вплив початкової ділянки (коефіцієнт ·ε_ι); за даними [8] приймаємо ε_t =1,45 та ε_ι =1,5;

l - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/(м×К); визначається по додатку А;

d_экв - еквівалентний діаметр каналу, який визначається по формулі, м:

(3.8.6)

де F - площа поперечного прохідного переріза каналу, що визначається виходячи з розмірів каналу й охолоджуваного тіла, м²;

П - периметр переріза каналу, м;

Re - критерій Рейнольдса, що представляє відношення сил інерції до сил в’язкого тертя середовища:

(3.8.7)

де W - середня швидкість руху повітря в каналі, м/с;

n - кінематичний коефіцієнт в'язкості навколишнього середовища, м²/с.

3.8.2 Опис експериментальної установки

Схема установки показана на малюнку 1.1. Охолоджуваним тілом служить латунний циліндр 4 діаметром 60 мм (d =0,06 м), усередині якого знаходиться електричний нагрівач. Температура поверхні зразка виміряється термопарою 5 (типу ТХА) у комплекті з потенціометром 1. Для примусового охолодження служать вентилятор 2, швидкість обертання якого змінюється поворотом рукоятки тиристорного перетворювача 6. Кожух 3 насувається на охолоджуваний зразок при примусовому охолодженні, при цьому утворюються канал для проходу повітря з розмірами: ширина 200 мм, висота 210 мм. Швидкість руху повітря в залежності від положення рукоятки тиристорного перетворювача визначають по таблиці 1.1.

Рисунок 1.1 - Схема установки для дослідження охолодження тіла при різних умовах

3.8.3 Порядок виконання роботи

Треба включити електронагрівник і довести температуру зразка до заданої викладачем температури - (300…400)^оС. Відключити нагрівач і провести природне охолодження зразка до заданої викладачем температури – (150...200)^оС, вимірюючи і фіксуючи температуру поверхні тіла щохвилини. Кожух повинний бути зрушений убік і не повинний перешкоджати вільному рухові повітря. Експериментальні дані занести в таблицю 1.2.

Потім уключити нагрівач, тіло знову нагріти до заданої температури. Нагрівач відключити, насунути на зразок кожух і уключити вентилятор. Обертанням рукоятки на блоці регулювання швидкості встановити задану швидкість руху повітря. Зразок також остудити до заданої температури, при цьому потрібно температуру поверхні зразка вимірювати і фіксувати щохвилини. Експериментальні дані занести в таблицю 1.2.

При необхідності повторити нагрів та охолодження з іншою швидкістю повітря. Експериментальні дані занести в таблицю 3.8.2.

Таблиця 3.8.2 - Дані експериментальних вимірів

Час t, хв	Температура поверхні тіла, °С	Температура навколишнього середовища, °С
Природне охолодження	Змушене охолодження зі швидкістю повітря, W₁ м/с

8.3.4 Обробка результатів експериментів

По формулі (3.8.2) визначають коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням для заданих викладачем температур поверхні тіла і повітря. Для цих же температур розраховують коефіцієнт тепловіддачі конвекцією для двох режимів охолодження: природного та змушеного.

Природне охолодження. По формулі (3.8.4) розраховують критерій Грасгофа, а потім по (3.8.3) - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією.

Примусове охолодження. По формулі (3.8.7) визначають еквівалентний діаметр каналу для проходу повітря, по (3.8.6) - критерій Рейнольдса, а потім по (3.8.5) - коефіцієнт тепловіддачі конвекцією.

Сумарні коефіцієнти тепловіддачі розраховують по формулі (3.8.1).

Результати розрахунків зводять у таблицю 3.8.3.

Таблиця 3.8.3 - Результати розрахунків

Температу-ра поверхні зразка t_n, °C	Коефіцієнт тепловіддачі випроміню-ванням a_л, Вт/(м²×К)	Крите-рий Грас-гофа, Gr	Крите-рий Рей-нольдса Re	Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією a_до, Вт/(м²×К)	Сумарний коефіцієнт тепловіддачі a_å, Вт/(м² К)
				при природному охолодженні	при примусовому охолодженні	при природному охолодженні	при примусовому охолодженні
					W₁=		W₁=

За даними виміру температур поверхні охолоджуваного тіла (див. табл. 3.8.2) треба побудувати графіки залежності температури поверхні тіла t_n від часу охолодження t, за даними таблиці 3.8.3 побудувати графіки залежності коефіцієнта тепловіддачі випромінюванням a_л від температури поверхні охолоджуваного тіла t_n a_л = f(t_n) тасумарного коефіцієнта тепловіддачі a_å від температури поверхні охолоджуваного тіла t_na_å = f(t_n) для двох режимів охолодження: природного та змушеного.

3.8.5 Контрольні питання

1. Які критерії є визначальними при конвективному теплообміні?

2. Як впливає швидкість повітря на тривалість охолодження виробу?

3. Що характеризує критерії Грасгофа і Рейнольдса?

4. Фізичний зміст коефіцієнта тепловіддачі α, його розмірність.

5. Аналіз графіків a_å = f(t_n) при природній і змушеній конвекції.

Лабораторна робота №9

ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА ВИПРОМІНЮВАННЯ ПОВЕРХНІ ТВЕРДОГО ТІЛА КАЛОРИМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

Мета роботи: освоїти методику визначення коефіцієнта випромінювання твердого тіла калориметричним методом

3.9.1 Завдання|задавання| по роботі

1. Визначити тепловий потік, що випромінюється з поверхні вольфрамової нитки.

2. За значенням омічного опору визначити температуру поверхні випромінюючого тіла.

3. Визначити середню температуру оболонки калориметра.

4. Визначити середнє значення коефіцієнта випромінювання вольфрамової нитки.

6. Скласти звіт по роботі.

3.9.2 Основні теоретичні відомості

(3.9.1)

де: С - коефіцієнт випромінювання тіла Вт/м^2.К⁴;

F - поверхня випромінюючого тіла, м²;

Т ₁ - температура випромінюючого тіла, К;

Т ₂- температура навколишнього середовища, К.

Таким чином, коефіцієнт випромінювання можна визначити з|із| рівняння Вт/м^2.К⁴.:

(3.9.2)

З|із| цього рівняння виходить, що для визначення коефіцієнта випромінювання необхідно виміряти|зміряти| потік теплоти, випромінюваною поверхнею досліджуваного тіла, його температуру і температуру навколишнього середовища.

Поверхня досліджуваного тіла може передавати теплоту не лише випромінюванням, але ще і шляхом конвекції і теплопровідності. Проте, при тиску 10^{-5 мм. рт. ст. і нижче передача теплоти шляхом конвекції і теплопровідності зневажливо мала, тобто її можна не враховувати при розрахунках.}

Досліджуване тіло – випромінювач є вольфрамовим дротом завдовжки l =420мм| і діаметром d =0,1мм|, упаяну в скляний циліндр, з|із| якого відкачано повітря. Даний циліндр поміщений в скляну колбу для охолоджування його водопровідною водою.

Дріт нагрівається шляхом безпосереднього пропускання через неї електричного струму|току|.

Таким чином, променистий тепловий потік, що передається дротом внутрішньої поверхні циліндра, визначається по температурній зміні її омічного опору. Залежність омічного опору від температури R_t=f(T) у вигляді тарировочного графіка представлена на рисунку 6.1. Температура внутрішньої поверхні циліндра приймається рівній температурі охолоджуючої води.

Рисунок 3.9.1 – Тарировочний графік

3.9.3 Опис експериментальної установки

Схема експериментальної установки представлена|уявляти| на рисунку 3.9.2. Блок випромінювача є збірною конструкцією і складається з колби з|із| випромінювачем, піддону і затиску.

Дріт розташований уздовж скляного порожнистого циліндра 2, який у свою чергу розташований усередині скляної колби 3, в якій циркулює проточна вода. Усередині порожнистого циліндра з джерелом випромінювання забезпечується вакуум 10-5 мм рт. ст.

На панелі управління встановлюється:

- перемикач роду вимірів|вимірювань|;

- перемикач термопар;

- тумблер включення|приєднання| нагрівача|;

Рисунок 3.9.2 – Схема експериментальної установки

3.9.4 Порядок|порядок| проведення експерименту

1. Автоматичний вимикач МЕРЕЖА|сіть| – в положення|становище| ВИКЛ.

2. Перемикач ТЕРМОПАРИ – у віджате положення|становище|.

3. Тумблер ВИПРОМІНЮВАЧ – в нижнє положення|становище|;

5. Перемикач роду вимірів «U», «I», «⁰С»- у віджате положення.

6. Включити шнур живлення|харчування| установки в мережу|сіть|.

8. Відкрити|відчиняти| кран системи охолоджування водою, що протікає через випромінювач.

10. Після нагріву випромінювача виміряти параметри: температуру на вході і виході охолоджуючої сорочки колби, струм через випромінювач, падіння напруги на випромінювачі. Для визначення температури t _вх на вході охолоджуючої сорочки колби необхідно: послідовно натискувати кнопку "1" перемикача термопари, а потім кнопку " З" перемикача роду випромінювань. Щоб визначити температуру t _вих на виході охолоджуючої рубашки колби необхідно натискувати кнопку " 2" перемикача "Термопари", але змінюючи положення кнопки "С" перемикача роду вимірів. Для визначення величини струму що протікає через випромінювач або падіння напруги на ньому, необхідно відповідно натискувати кнопку "U" або "I" перемикача роду вимірів. На приладі відображаються свідчення.

3.9.5 Обробка результатів досліду|досліду| і складання звіту

1. Результати дослідів занести в таблиці. 3.6.1.

Таблиця 3.6.1 - Результати експерименту

№ оп.		Сила струму; I, А	Падіння напруги\|напруження\|; U, В	Температура води
на вході; t _вх, ºC	на виході; t _в_и_х, ºC

2. Електричний опір досліджуваного дроту, Oм|:

R=∆U/I.

3. По тарировочному графіку (рис.3.9.1) визначити значення температури поверхні дроту Т ₁, К.

4. Абсолютна температура оболонки калориметра Т ₂приймається рівній середній температурі охолоджуючої води:

T₂=(t₁+t₂)/2+273, К

5. Результуючий потік випромінювання, Вт:

Q_1,2=I·ΔU.

6. Коефіцієнт випромінювання, Вт/м²К⁴:

С₁=Q_1,2/[(Т₁/100)⁴-(Т₂/100)⁴]·F.

7. Робоча поверхня дроту, м²:

F=πdl

8. Ступінь|міра| чорноти:

=С₁/5.67.

9. Середнє значення ступеня|міри| чорноти:

10. Результати розрахунків занести в таблиці. 3.9.2.

№ п/п

Опір нитці R, Ом

Температура поверхні дроту Т₁,К

Абсолютна температура оболонки калориметра Т₂, К

Робоча поверхня проволоки F, м²

Результуючий потік випромінювання Q _1,2, Вт

Коефіцієнт випромінювання С ₁,Вт/м²К⁴

Ступінь чорноти, e

Середнє значення ступеня чорноти, e_ср

Таблица 3.9.2 - Обработка результатов эксперимента

11. Відносна погрішність ступеня|міри| чорноти %:

де =0,39 - табличне значення ступеня|міри| чорноти для вольфрамової нитки

3.9.6 Контрольні питання

1. У чому відзнака|відмінність| теплообміну випромінюванням від інших видів теплообміну?

2. Що називається коефіцієнтом поглинання, віддзеркалення|відбиття|, прозорості і який зв'язок між ними?

3. Що таке суцільний і дискретних спектри монохроматичного випромінювання?

4. Дайте визначення абсолютно чорного, дзеркального, прозорого і сірого тіл. Що таке поглинальна здатність|здібність| і ступінь|міра| чорноти?

5. Дайте визначення закону Стефана – Больцмана для абсолютно-чорного і сірого тіла.

6. Сформулюйте закон Віна. Приведіть графічне зображення і дайте пояснення.

7. Від яких величин залежить коефіцієнт випромінювання сірих тіл.

8. Дайте визначення променистих потоків: падаючого, відображеного|відбивати|, поглиненого, ефективного, результуючого. Який зв'язок між ними.

9. Проаналізуйте закон Кирхгофа.

10. У чому полягає закон Ламберта.

11. Дайте визначення інтегральної півсферичної щільності потоку випромінювання, спектральної щільності випромінювання, яскравості випромінювання.

Лабораторна робота №10

Дослідження теплопередачі у водо-водяному теплообміннику

Мета роботи - вивчити пози:явну якість та недоліки у прямотоковому і протитоковому схемах руху теплоносія та тепловбирача в кожухотрубному водо-водяному теплообміннику

3.10.1 Завдання|задавання| по роботі

Виконати експеримент і скласти тепловий баланс теплообмінника.

Визначити коефіцієнт теплопередачі.

Визначити теплове навантаження та ефективність прямотокової та протитокової схем.

Скласти звіт про виконану роботу.

3.10.2 Основні теоретичні відомості

Теплообмінний апарат - це пристрій, в якому здійснюється теплопередача від теплоносія до тепловбирача. Теплоносіями або тепловбирачами можуть бути гази, пари, рідини. В залежності від призначення теплообмінні апарати використовують як нагрівачі та як охолоджувачі.

Теплообмінники широко використовуються в різних промислових технологічних процесах, в опалювальних системах, в двигунах внутрішнього згоряння і їх системах як охолоджувачі повітря в поршневих двигунах з наддувом, радіаторах в системі охолоджування та змащувальній системі, охолоджувачі та нагрівачі в газотурбінних двигунах, економайзери, пароперегрівачі, конденсатори, підігрівачі в паросилових установках, а також в інших цілях.

Типи теплообмінних апаратів

По способу передачі теплоти теплообмінники поділяють на рекуперативні, регенераторні, змішувані.

В рекуперативних теплообмінниках канали, по яким рухається теплоносій та тепловбирач, розділені і теплота передається крізь стінку, що їх розділяє. При незмінних параметрах теплоносія та тепловбирача на вході залишаються незмінними, незалежними від часу, і параметри в довільному перерізі каналів, тобто процес теплопередачі має стаціонарний характер. Тому рекуперативні теплообмінники називають також стаціонарними. В залежності від напрямку руху теплоносія та тепловбирача рекуперативні теплообмінники можуть бути прямотоковими (при паралельному русі середовищ в одному напрямку) протитоковими (при паралельному зустрічному русі середовищ) і з перехресним рухом (взаємному перпендикулярному русі середовищ).

В даній роботі досліджується теплопередача в рекуперативному теплообміннику за прямотоковою та протитоковою схем руху теплоносія і тепловбирача (рис. 3.10.1).

а - прямотокова, б - протитокова

Рисунок 3.10.1- Схеми рекуперативних теплообмінних апаратів

Прикладом рекуперативних теплообмінників є повітронагрівачі, водонагрівачі, конденсатори, економайзери.

В регенераторах одна й та ж сама поверхня по черзі обтікається то теплоносієм, то тепловбирачем. При проходженні теплоносія стінки насадки (матриці) нагріваються, акумулюючи теплоту, потім віддають її тепловбирачу, що рухається після теплоносія. Типовим прикладом регенеративних теплообмінників є повітронагрівачі потужних нагрівальних печей, доменних та мартенівських печей.

В змішувальних теплообмінниках процес теплопередачі відбувається при перемішуванні теплоносія та тепловбирача, тому ці теплообмінники називають також контактними. Якщо після теплопередачі необхідно розділити теплоносій та тепловбирач, то очевидно, що один з них має бути газом, а другий рідиною, або дві рідини, які мають різну густину. Змішувальний процес теплопередачі здійснюється, наприклад, в градирнях, де гаряча вода охолоджується повітрям, що його оточує.

В практиці найбільше застосування набули рекуперативні теплообмінники.

Теплопередача в рекуперативних теплообмінниках

Тепловий розрахунок теплообмінників рекуперативного типу зводиться до сумісного вирішення рівнянь теплового балансу та теплопередачі

Рівняння теплового балансу

(3.10.1)

G _н, G_в - масові витрати теплоносія та тепловбирача, кг/с;

, - питомі масові ізобарні теплоємності теплоносія та тепловбирача, середні в межах відповідних температур, Дж/(кгК);

t'_н, t'_в - температури теплоносія та тепловбирача на вході в теплообмінник, °С;

t''_н, t''_в температури теплоносія та тепловбирача на виході з теплообмінника, °С.

Рівняння теплопередачі

, (3.10.2)

де k - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²К);

F - площа поверхні теплопередачі теплообмінника, м².

В загальному випадку t_н та t _в, змінюються на поверхні теплообміну, тому в розрахунках використовується середньологарифмічний температурний напір

, (3.10.3)

де ∆ t_б - більша різниця температур між теплоносієм та тепловбирачем, °С;

∆t_м - менша різниця температур між теплоносієм та тепловбирачем,°С.

Формула (3.10.3) справедлива як для прямотокового, так й для протитокового схем руху середовищ в теплообміннику (рис.3.10.2) за умов постійності масової витрати теплоносія та тепловбирача і коефіцієнта тепловіддачі уздовж всієї поверхні теплообміну.

а - прямотокова; б – протитокова

Рисунок 3.10.2 - Схеми руху теплоносія та тепловбирача

В тих випадках, коли температура теплоносія та тепловбирача уздовж поверхні теплообміну змінюється незначно, середню різницю температур можна обчислити як середньоарифметичну їх крайніх напорів

. (3.10.4)

Однією з основних характеристик теплообмінного апарата є коефіцієнт теплопередачі k. Якщо існує тепловий потік при теплопередачі крізь циліндричну стінку і при цьому d ₂/ d ₁ ≤ 2, то коефіцієнт теплопередачі можна визначити за формулою для плоскої стінки:

. (3.10.5)

де 1/α_н- тепловий опір тепловіддачі від теплоносія до стінки труби, (м²∙К)/Вт;

δ_ст/λ_ст- тепловий опір стінки труби, (м²∙К)/Вт;

1/α_в- тепловий опір тепловіддачі від стінки труби до тепловбирача, (м²∙К)/Вт.

Коефіцієнт тепловіддачі α_н, та α_в розраховуються за відомими критеріальними рівняннями [ 1 ].

При тепловіддачі від теплоносія до стінки труби критеріальні рівняння мають наступний вид:

ламінарного режиму руху, включаючи невизначену зону, (Re_н <10⁴)

. (3.10.6)

для турбулентного режиму руху (Rе_н >10⁴ )

. (3.10.7)

де критерій Грасгофа

. (3.10.8)

g = 9,81 м/с² - прискорення сили тяжіння;

- коефіцієнт теплового об'ємного розширення середовища, 1/К;

ν_н - кінематична в'язкість середовища при , м²/с;

- середня температура поверхні стінки труби, °С;

. (3.10.9)

середні температури теплоносія та тепловбирача, °С;

критерій Рейнольдса

(3.10.10)

- середня по перерізу теплообмінника швидкість теплоносія, м/с;

Pr_н - критерій Прандтля для середовища при середній температурі теплоносія;

Pr _ст- критерій Прандтля для середовища при середній температурі стінки труби.

За визначальний розмір при розрахунках за формулами (3.10.8) (3.10.10) приймається еквівалентний діаметр

(3.10.11)

де F - площа живого перерізу теплообмінника, що обтікається теплоносієм, м³:

U - периметр живого перерізу, що обтікається теплоносієм, м.

Визначальною приймається середня температура теплоносія . Коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки труби

, (3.10.12)

де λ _н- коефіцієнт теплопровідності середовища при , Вт/(м∙К).

За літературними даними [2] при розрахунках тепловіддачі у випадку повздовжнього перерізу у міжтрубному просторі, які розраховуються за формулою (11.12) значення λ _нпомножується на поправочний коефіцієнт. який дорівнює (S ₁∙ S ₂/ d ₂²) в інтервалі 1,3<(S ₁∙ S ₂/d₂²)<6, де S ₁ та S ₂- кроки труб у взаємоперпендикулярних напрямках; d ₂- зовнішній діаметр трубок; S ₁ = 12 мм, S ₂=14 мм.

При розрахунках тепловіддачі від стінки труби до тепловбирача критеріальне рівняння має вид (11.6) або (11.7)в залежності від режиму його руху.

Визначальним розміром приймається діаметр труби d ₁а за визначальну температуру - середня температура тепловбирача

Підставляючи розрахункові значення α _н та α _в до формули (11.5) визначається коефіцієнт теплопередачі k. Експериментально коефіцієнт k знаходять з формули (11.2) за відомими значеннями поверхні теплообміну F, кількості переданої теплоти Q _в та середньологарифмичному перепаду температур .

3.10.3 Опис експериментальної установки

Експериментальна установка (рис. 3.10.3) являє собою кожухотрубчатий теплообмінник; вона складається з одної горизонтальної розміщеної секції, що виготовлена з двох видів трубок: зовнішньої діаметром D ₁/ D ₂ = 57/52 мм та п’яти внутрішніх трубок діаметром d ₁/ d ₂ = 10/8 мм. Гаряча вода (теплоносій) рухається всередині труби більшого діаметра. Холодна вода (тепловбирач) рухається в середин грубок меншого діаметра. Матеріал трубок Сталь 20.

Система вентилів дозволяє організувати як прямотоковий так і протитоковий рух теплоносія і тепловбирача. Витрата води визначається за допомогою витратоміра - ротаметра. Температура води на вході та на виході з теплообмінника вимірюється спиртовими термометрами.

Рисунок 3.10.3- Схема експериментальної установки

3.10.4 Порядок підготовки та проведення експерименту

3.10.4.1 Ознайомитись з установкою, розміщенням та призначенням окремих приладів.

3.10.4.2 Ввімкнути установку на прямотокову схему.

3.10.4.3 Встановити задану викладачем витрату гарячої та холодної води.

3.10.4.4 Через 5...10хвил. зняти показники температури води на вході та виході теплообмінника. Вимірювання повторяти до тих пір, поки початкові га кінцеві температури води будуть мати постійні значення. Дані занести в таблицю 3.10.1.

Таблиця 3.10.1 – Результати вимірювання

Схема руху	Витрати гарячої води	Витрати холодної води	Температура гарячої води, °С	Температура холодної води, °С
показання ротаметра, кг/с	показання ротаметра, кг/с	вхід t'_н	вихід t''_н	вхід t'_н	вихід t''_н
Прямоток
Протиток

3.10.5 Обробка результатів вимірювань

3.10.5.1 За значенням температур води, які вимірювались, визначаються середні температури теплоносія та тепловбирача.

3.10.5.2 Із довідникової літератури вибираються фізичні параметри води для цих температур.

3.10.5.3 За формулою (11.3) розраховується середньологарифмичний перепад температур ∆t_л.

3.10.5.4 За формулою (11.1) розраховується кількість теплоти, яка одержується холодною водою і віддається гарячою в одиницю часу.

3.10.5.5 Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплообмінника, %:

η = Q _в/ Q _н∙100%.

3.10.5.6 Із формули (11.2) визначається коефіцієнт теплопередачі. Розраховується коефіцієнт теплопередачі к за формулою (11.5) -(11.12) і порівнюється з найденим за формулою (11.2).

3.10.5.7 Повний розрахунок шуканих величин зводиться в таблицю 3.10.2. Окремо розраховуються параметри для прямотокової та протитокової схем руху (позначки в табл. 3.10.2 відповідають прямотоковій схемі руху теплоносія).

3.10.5.8 За результатами розрахунку зробити висновок про позитивну якість та недоліки прямотоку та протитоку.

Таблиця 3.10.2 - Зведена таблиця результатів розрахунку

№ п/п	Показники	Розрахункова формула	Результат
прямотечія	протитечія

	Різниця температур на вході та на виході теплообмінника, °С
	Середні значення температур гарячої та холодної води, °С
	Середньологарифмичний температурний напір в теплообміннику, °С
	Кількість теплоти від гарячої води, Вт
	Кількість теплоти до холодної води, Вт
	Коефіцієнт використання теплоти, %
	Площа теплообміну, м²
	Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²К)
	Швидкість руху гарячої води, м/с
	Критерій Рейнольдса
	Критерій Прандтля
	Критерій Нуссельта
	Еквівалентний діаметр, м
	Коефіцієнт тепловіддачі від гарячої води до стінки, Вт/(м²К)

Перелік посилань

1. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Тепломассообмен» для студентов специальности 0308 /Сост. Г.Ф. Алексеев, В.Ю. Лященко. – Запорожье, ЗИИ, 1981. – 16с.

2. Руководство к лабораторным и практическим занятиям по курсу «Основы тепломассообмена» /Сост. Д.В. Ульянов, И.П. Тандура, Л.Н. Попова. Днепропетровск: ДМетИ (Запорожский филиал), 1975. – 141с.

3. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. – М.: Энергия, 1979. – 320с.

4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоиздат, 1981. – 416с.

5. Лавренчик В.Н. Постановка физического эксперимента и статистическая обработка его результатов. – М.: Энергия, 1983. – 125 с.

6. Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, 2-е изд. М.: Наука, 1972. 720 с.

7. Гухман А. А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассообмена. М.: Высшая школа, 1967. 303 с.

8. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. Новосибирск: Наука, Сибирское отд-ние, 1970. 659 с.

9. Кутателадзе С. С, Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче М.—Л: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.

10. Жукаускас А. А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982,472 с.

11. Кафаров В. В. Основы массопередачи 3-є изд. М.: Высшая школа, 1979,439 с.

⇐ Предыдущая 12