 |
Теплопередающих поверхностей теплообменных аппаратов
|
|
|
|
1. Определить по ротаметру расход cжатого воздуха (газа), проходящего через теплопередающую поверхность теплообменного пакета.
2. Определить проходное сечение базовой пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности используя выражения приведенные в лабораторной работе № 1 (табл. 1.2), а также значения высоты гофры и фронтальной длины насадки (ширины зоны исследований) 
=0,073 м.
3. Определить скорость потока сжатого воздуха (отдающая среда) при его движении по каналам пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности
, (2.1)
где 
– объемный расход сжатого воздуха; 
– массовый расход сжатого воздуха, определенный для стандартных условий (
=0,101325 МПа, 
=293,15 ºК); 
– плотность сжатого воздуха, поступающего в теплообменный пакет.
4. Получив по данным датчиков температур и давлений соответствующие значения на входе и выходе из теплообменного пакета, определить средние их значения при движении сжатого воздуха в каналах пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности 
.
5. Определить свойства потока сжатого воздуха (плотность , теплоемкость 
, теплопроводность 
, кинематическую 
и динамическую 
вязкость, значение критерия Прандтля 
) используя таблицы Приложения или программу HYSYS.
7. Найти значения критерия Рейнольдса, характеризующего соотношение между инерционными силами и силами трения и определяющего наиболее важные свойства течения среды – режим течения
. (2.2)
8. Вычислить для базовой пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности расчетное значение критерия Нуссельта 
, используя известные выражения, приведенные в табл. 2.1
Таблица 2.1
Критериальные уравнения для расчета теплоотдачи
|
|
|
| № | Вид поверхности | Режим течения | Зависимость |
| Прямоугольный канал с гладкими ребрами | 2000<Re<6500 6500<Re<25000 |  (2.3)
 (2.4)
| |
| Треугольный канал с гладкими ребрами | 6500<Re<25000 |  (2.5)
|
9. Определить расчетное значение коэффициента теплоотдачи 
сжатого воздуха (газа), используя выражение
. (2.6)
10. Провести расчет коэффициента теплоотдачи со стороны атмосферного воздуха 
(пункты 2-9), принимая массовый расход атмосферного воздуха равный массовому расходу сжатого воздуха, давление атмосферное, средняя температура 25 ºС.
11. Определить расчетные значение коэффициентов теплопередачи 
и 
, (2.7)
. (2.8)
12. Определить экспериментальное значение функции тепловой эффективности 
, (2.9)
где 
, 
, 
, 
– начальные и конечные температуры отдающей и воспринимающей сред.
13. Определить экспериментальное значение числа единиц переноса тепла 
.
, (2.10)
где 
; р – индекс противоточности; 
.
14. Определить экспериментальные значения коэффициентов тепло-передачи 
и
, (2.11)
. (2.12)
15. Принимая 
, определить экспериментальное значение 
. (2.13)
16. Определить экспериментальное значение критерия Нуссельта 
, (2.14)
17. Вычислить для базовой пластинчато-ребристой теплопередающей поверхности расчетное значение коэффициента сопротивления по длине 
, используя известные выражения, приведенные в табл. 2.2.
Таблица 2.2
Критериальные уравнения для расчета гидравлических сопротивлений
| № | Вид поверхности | Режим течения | Зависимость |
| Прямоугольный канал с гладкими ребрами | 2000<Re<30000 |  (2.15)
| |
| Треугольный канал с гладкими ребрами | 2500<Re<13000 |  (2.16)
|
18. Определить расчетные значения потерь давления по сжатому воздуху
, (2.17)
где l – длина каналов насадки (l = =0,073 м); 
– суммарный коэффициент местных сопротивлений при входе в канал и выходе из него ( =0,5+1,1=1,6).
|
|
|
19. Определить экспериментальные значения потерь давления по сжатому воздуху
, (2.18)
где 
, 
– давление сжатого воздуха на входе в теплообменный пакет и выходе из него.
20. Определить экспериментальное значение коэффициента сопротивления по длине 
. (2.19)
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться со схемой экспериментального стенда, составом имеющихся измерительных приборов, уровнем их погрешности, расположением ручек и кнопок схемы электрической коммутации, инструкцией по ТБ.
2. Установить в зону исследований (рис. 2.3) основного корпуса пакета теплообменный элемент, состоящий из базовых насадок (теплопередающих поверхностей) и по отдающей и по воспринимающей средам.
3. Закрыть вентиль на выходе из ресивера высокого давления и открыть на его входе.
4. Включить компрессор и накачать в ресивер воздух до требуемого давления.
5. Затем выключить компрессор и закрыть вентиль на входе в ресивер.
6. Плавно открыть вентиль на выходе из ресивера, предварительно при помощи реостата, задать температуру подогрева газа.
7. Снять показания приборов для заданного расхода сжатого воздуха.
8. Определить по приведенной выше методике расчетные и экспе-риментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине, потерь давления.
9. Сравнить экспериментальные и расчетные значения и определить погрешность. Если погрешность не превышает допустимую можно переходить к исследованию заданной насадки.
10. Устанавливаем в зону исследований (рис. 2.3) основного корпуса пакета теплообменный элемент, состоящий из исследуемой насадки (теплопередающих поверхностей) по отдающей среде и базовой насадки (теплопередающих поверхностей) по воспринимающей среде.
11. Повторяем эксперимент по пунктам 3-8, определяя экспериментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине и потерь давления для различных значений расходов сжатого воздуха.
Содержание отчета
1. Указать название и цель работы.
2. Привести чертежи исследуемых теплопередающих поверхностей.
3. Привести расчетные и экспериментальные значения критериев Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи, коэффициентов сопротивления по длине, потерь давления для исследуемых теплопередающих поверхностей.
|
|
|
4. Дать сравнительную оценку теплогидравлических характеристик исследуемых теплопередающих поверхностей.
Список рекомендуемой литературы
1. Мурин, Г.А. Теплотехнические измерения: учеб. для техникумов / Г.А. Мурин 5-е изд. М.: Энергия, 1979. 424 с.
Лабораторная работа № 3
|
|
|
