Лабораторная работа №3. «изучение работы теплообменного аппарата». 1. Введение. 2. Цель работы. 3. Основные теоретические положения

ЛабораторНАЯ работа №3

 

«Изучение работы теплообменного аппарата»

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Теплообменным аппаратом называют устройство, предназначен­ное для осуществления теплообмена между горячим и холодным веществами.

По виду процесса теплообмена различают: смесительный, рекуперативный и регенеративный теплообменные аппараты (ТПА).

В смесительном ТПА теплообмен осуществляется путем смешивания двух теплоносителей (кран с горячей и холодной водой).

В регенеративном ТПА теплообмен осуществляется так: горячий теплоноситель отдает тепло аккумулирующему устройству, которое периодически отдает тепло второй жидкости – холодному теплоносителю, т. е. одна и та же поверхность нагрева омывается то горячей, то холодной жидкостью (воздухоподогреватели доменных печей).

В рекуперативных теплообменниках этот теплообмен осущест­вляется через разделительную (обычно металлическую) стенку. В настоящее время эти аппараты имеют наибольшее распространение, и изучение закономерностей протекающих в них процессов имеет важ­ное значение для промышленности.

 

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

  Целью работы является углубление знаний по теории процессов теплопередачи в теплообменниках, ознакомление с методикой их опытного исследования и получение навыков в проведении экспери­мента. В результате выполнения работы должно быть усвоено наз­начение и типы теплообменников, влияние различных факторов на интенсивность их работы.

 

3. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Коэффициент теплопередачи рекуперативного теплообменника характеризует теплотехнические качества этого прибора и дает возможность правильно рассчитать требуемую поверхность его для заданных условий.

Величина коэффициента теплопередачи теплообменника выража­ется количеством тепла, переносимого в единицу времени через единицу площади внешней поверхности отопительного прибора при разности температуры теплоносителя и воздуха в I °С. Основные факторы, определяющие величину коэффициента теплопередачи нагревательного прибора, - это конструктивные особенности прибо­ра и условия его эксплуатации. Коэффициент теплопередачи при­боров изменяется под влиянием таких переменных факторов как температурный напор ∆ t, скорость горячего теплоносите­ля V_г, скорость холодного потока V_х , их теплофизические свойства:

 

                        К=f(∆ t, V_г, V_х, λ, С_р, ρ, ν )                                                (1)

где λ -теплопроводность;

С_р -теплоёмкость;

     ρ -плотность;

    ν -кинематическая вязкость.

 

Коэффициент теплопередачи рекуперативного теплообменника подсчитывается по формуле:

                                           

                         К=Q/(F∙ ∆ t_лог), Вт/(м²∙ К)                                              (2)

где Q -     количество тепла, передаваемое через теплообменную    

 

                  поверхность от горячего потока к холодному, Вт;

        F-       поверхность теплообмена, м²;

         ∆ t_лог - средний логарифмический напор между   теплообменивающимися средами, К.

 

                ∆ t_лог=(∆ t_{большее} - ∆ t_{меньшее})/(ln(∆ t_{большее} / ∆ t_{меньшее}))      (3)

∆ t_{большее} и ∆ t_{меньшее} - соответственно большая и меньшая разности тем­ператур между теплообменивающимися потоками на входе и выходе аппарата.

Для расчета ∆ t_{большее} и ∆ t_{меньшее} следует привести конкретный пример

 

 для первого ТПА:

∆ t_{большее} = t₁- t₃; ∆ t_{меньшее}= t₂- t_В

 

для второго ТПА:

 

∆ t_{большее} = t₂- t₅; ∆ t_{меньшее}= t₄- t_В

 

для третьего ТПА:

 

∆ t_{большее} = t₄- t 7; ∆ t_{меньшее}= t₆- t_В

 

Площадь поверхности теплообмена теплообменника равна:

 

F=0. 77 м²

 

Количество тепла, передаваемое от воды к воздуху, опреде­лим по формуле:

                                      Q=G∙ Cp_m∙ (t′ -t″ )                                              (4)

 

G - расход воды в кг/сек;

Cpm - средняя теплоемкость воды (при tcр); Cpm≈ 4, 19 кДж/кг·К;

t′ и t″ - температуры воды на входе в теплообменник и выходе из него, °С.

4. ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

  

Опытная установка изображена на рис. 5.

     

Установка представляет собой три последовательно соединённых теплообменника I, II, III. Горячая вода поступает в теплообмен­ник I и движется по змеевику сверху вниз, отдавая часть своего те­пла воздуху помещения. Температура воды замеряется на входе и выхо­де термопарами I и 2. Для теплообменника II температуры воды на входе и выходе замеряют термопарами 2, 4, а для теплообменника III -4, 6. Температура воздуха на входе для всех теплообменников одинакова и равна t_в. Она измеряется термометром. Температуры воздуха на выходе из теплообменников изменяются термопарами 3, 5, 7.

Движение воздуха происходит под действием сил тяжести снизу вверх.

 

 

Рисунок 5 - Опытная установка

 

 Распределение температур в теплообменнике представлено на рис. 6.

 

 

Рисунок 6 - Распределение температур в теплообменнике

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: