 |
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 Vг, скорость холодного потока Vх, их теплофизические свойства:
К=f(∆t, Vг, Vх, λ,Ср, ρ, ν) (1)
где λ -теплопроводность;
Ср -теплоёмкость;
ρ -плотность;
ν -кинематическая вязкость.
Коэффициент теплопередачи рекуперативного теплообменника подсчитывается по формуле:
К=Q/(F∙∆tлог), Вт/(м2∙К) (2)
где Q - количество тепла, передаваемое через теплообменную
поверхность от горячего потока к холодному, Вт;
F- поверхность теплообмена, м2;
∆tлог - средний логарифмический напор между теплообменивающимися средами, К.
∆tлог=(∆tбольшее - ∆tменьшее)/(ln(∆tбольшее / ∆tменьшее)) (3)
∆tбольшее и ∆tменьшее - соответственно большая и меньшая разности температур между теплообменивающимися потоками на входе и выходе аппарата.
Для расчета ∆tбольшее и ∆tменьшее следует привести конкретный пример
для первого ТПА:
∆tбольшее = t1- t3; ∆tменьшее= t2- tВ
|
|
|
для второго ТПА:
∆tбольшее = t2- t5; ∆tменьшее= t4- tВ
для третьего ТПА:
∆tбольшее = t4- t 7; ∆tменьшее= t6- tВ
Площадь поверхности теплообмена теплообменника равна:
F=0.77 м2
Количество тепла, передаваемое от воды к воздуху, определим по формуле:
Q=G∙Cpm∙(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.
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 tв. 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
ВЫПОЛНЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ
Таблица 3
| № п/п | Показания термопар в Мв и ℃ | К | Q | ||||||
| t1 | t2 | t3 | t4 | t5 | t6 | t7 | Вт/(м2∙К) | кВт | |
При наступлении стационарного температурного режима с помощью термопар 1-7 и термометра замеряют температуры потоков. Показания температур с электронного прибора снимают через 15 мин. после нагрева ТПА.
|
|
|
Каждая рабочая группа выполняет это на своём теплообменнике. Расход воды определяют с помощью расходомера 8.
Коэффициент теплопередачи теплообменника рассчитывают по формуле 2.
Количество проводимых опытов согласуется с преподавателем.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какой процесс называется теплопередачей?
2.Дать пояснение физической сути процесса теплопередачи?
3.Каким уравнением описывается процесс теплопередачи?
4.Как определяется коэффициент теплопередача через значения коэффициентов теплоотдачи?
5.Написать уравнение для полного термического сопротивления процессу теплопередачи.
6. Как рассчитать температуры поверхностей стенки при известных значениях теплового потока в температур теплоносителей?
7.Дать сравнение прямотока и противотока.
8.Какие бывают типы теплообменников?
9.В чем заключается теплотехнический расчет рекуперативного теплообменника?
Список рекомендуемой литературы
1. Нащёкин З.В. Техническая термодинамика и теплопередача:
Учеб. пособие для вузов. 3-е изд. испр. и доп. - М,: Высш. школа. 1980.- 490 с.,ил.
2.Теплотехника: Учебник для вузов А.П. Баскаков, Б.В. Берг, 0.К. Ватт и др. Под ред. А.П. Баскакова. - М,: Энергоиздат, 1982.-264 с., ил.
Лабораторная работа №4
«Исследование термодинамических процессов с воздухом»
ВВЕДЕНИЕ
Термодинамическим процессом называют совокупность последовательных состояний газа, через которые он проходит при взаимодействии с окружающей средой.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
В работе изучается методика исследования некоторых термодинамических процессов с воздухом, построение этих процессов в термодинамической диаграмме, расчет основных термодинамических параметров рабочего тела для опорных состояний процессов.
|
|
|
