Лабораторная работа №8

Изучение работы теплообменника типа «труба в трубе»

Данный тип теплообменных аппаратов является наиболее простым из используемых в химической и пищевой промышленностях. Он состоит из внутренней трубы 1 (смотрите рисунок 3), по которой подается теплоноситель или теплоноситель, склонный к образованию отложений на теплопередающей поверхности и наружной трубе 2. В кольцевое пространство между трубами 1 и 2 по патрубку 3 подается горячий теплоноситель и отводится из межтрубного пространства по патрубку 4.

Благодаря небольшому поперечному сечению потоков теплоносителей в теплообменниках типа «труба в трубе» достигаются относительно высокие коэффициенты теплоотдачи.

Вместе с тем: громоздкость, высокая стоимость ввиду большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене; трудность очистки межтрубного пространства – являются сдерживающими факторами на пути широкого использования этих теплообменных аппаратов в промышленности.

Целью нашей лабораторной работы является:

1. Определение потерь тепла в окружающую среду;

2. Расчет толщины слоя теплоизоляции для снижения тепловых потерь до нормируемого уровня;

3. Определение общего коэффициента теплопередачи.

Описание экспериментальной установки

В теплообменный аппарат ТА, рисунок 3, холодная вода подается во внутреннюю трубу 1. Ее расход регулируется вентилем ВР2, а расход контролируемый по показаниям расходомера РМ типа УВК – 20. Кроме этого, на линии холодного теплоносителя установлены термометры Т1 и Т2, контролирующие температуру воды на входе и выходе из теплообменника.

В качестве горячего теплоносителя используется сухой насыщенный водяной пар, который генерируется в электрическом парогенераторе ПГ. Температуру греющего пара определяем по его давлению, измеряемому манометром Р, а температуру конденсата, покидающего теплообменник ТА минуя систему отвода конденсата (ВЗ1 – 3 и КО), измеряем термометром Т3. Регулирование расхода греющего пара осуществляется вентилем ВР1, а измерение выполняется по объему конденсата, собранному за контрольный промежуток времени τ в мернике конденсата МК.

1 – внутренняя труба (ø 36×1,5); 2 – наружная труба (ø56×1,5); 3, 4 – патрубки подачи и отвода горячего теплоносителя; ТА – теплообменный аппарат типа «труба в трубе»; ВР1 и ВР2 – вентили регулирующие; ВЗ1 и ВЗ4 – вентили запорные; КО – конденсатоотводчик; МК – мерник конденсата; ПГ – парогенератор; РМ – расходомер УВК – 20; точки замера: Т1 – 3 температуры, Р – давления, М – расхода, У – уровня.

Рисунок 3 – схема экспериментальной установки

Методика проведения эксперимента

Для достижения поставленных в работе целей следует провести три испытания, варьируя с разными расходами холодной воды.

Перед началом эксперимента установку готовят к испытаниям: включают парогенератор ПГ, по достижении паром в паропроводе избыточного давления 0,2 атм (контролируется по показаниям манометра Р) открывается вентиль ВР1, и начинается прогрев аппарата ТА. По мере прогрева аппарата (становится теплой наружная труба) открывают линию сброса конденсата (ВЗ1 и ВЗ2) и следят за появлением конденсата в мерном стекле мерника конденсата МК. С момента появления конденсата в мернике открывают вентиль ВР2 и следят за показаниями термометров Т1 и Т2. Когда их показания стабилизируются, приступают к проведению эксперимента.

Для этого необходимо:

1. Снять показания расходомера М₀ и уровнемера У₀ в начальный момент времени, т.е. при τ=0;

2. Снять показания М2 и У2 при τ=20 мин;

3. Записать показания термометров Т1 и Т2, установленных на линии холодного теплоносителя;

4. Записать показания манометра Р и термометра Т3 на линии горячего теплоносителя;

После проведения первого испытания приступают к повторному, установив с помощью вентиля ВР2 новый расход воды. Данные, полученные в ходе его выполнения, заносят в протокол испытаний.

Установку отключают в следующем порядке:

1. Отключают парогенератор ПГ. После снижения давления в паровой линии до 0 атм;

2. Открывают вентиль В;

3. Закрывают вентиль ВР2 и ВР1;

4. Открывают вентиль ВЗ4.