Обработка результатов измерений

Для каждого проведенного испытания определяют количество прошедшей холодной воды М = М₂ – М₁ и количество полученного конденсата D = = D₂ – D₁, по которым устанавливают расход воды кг/с и конденсата кг/с, где и – плотность воды и конденсата, определяемые по их средним температурам с помощью таблиц.

По уравнению (2) определяем количество тепла, отданное греющим паром Q₁ и воспринятое холодной водой Q₂. Разность значений между общим и полезно воспринятым количеством тепла позволяет установить величину тепловых потерь Q_пот.

Полагая, что температура на поверхности слоя теплоизоляции t_c = 40 ºC, выбрав один из применяемых теплоизоляторов, рассчитывается толщина слоя теплоизоляции по уравнению (6). При расчете температуру внутренней поверхности стенки рассчитать как среднюю между температурой конденсации греющего пара и температурой стенки . В свою очередь, принимается равной средней температуре между температурой греющего пара и окружающей среды, т.е.

(16)

Общий коэффициент теплопередачи К определяется из основного уравнения теплопередачи (7), где Q – это тепло, воспринятое холодной водой.

Площадь теплопередающей поверхности F определяется из соотношения:

(17)

где – средний диаметр внутренней трубы теплообменника, м;

– длина теплопередающей поверхности, м.

Средний температурный напор рассчитывается по уравнениям (10) или (11), предварив расчет построением графика изменением температур в процессе теплообмена (рисунок 2).

Таблица 1 – протокол испытаний

Показания

Расходомера РМ

Указатель уровня У

Манометра Р, Па

Термометров

Темп. коденсата гр. пара ºC

при τ0=0

при τ=20мин

при τ=0

при τ=20мин

Т1, ºC

Т2, ºC

Т3, ºC

Мо

М1

Do

D1

P1

Θ

Расчетные величины

Cекундный расход, кг/с

Тепловой поток, Вт

Толщ. слоя теплоиз., м δ

Площ. тепл. пов., м2 F

Сред. темп. напор, ºC

Коэф. тепло-перед. Вт/(м2·К) К

воды, G2

пара, D

от пара Q1

поглащ. водой Q2

теря-емый Qп

Лабораторная работа №9

ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Пластинчатые теплообменники нашли широкое применение в пищевой и смежных отраслях народно – хозяйственного комплекса страны ввиду их неоспоримых достоинств, к числу которых относятся:

• высокая интенсивность теплообмена;

• компактность;

• высокая степень унификации деталей, что позволяет перекомпоновывать аппараты при изменении производительности или номенклатуры обрабатываемых продуктов;

• возможность разборки для чистки и мойки.

Пластинчатые теплообменники компонуются из пластин одинакового размера. Они располагаются в пространстве параллельно друг другу; при этом между рабочими поверхностями двух смежных пластин образуется зазор

(3-5 мм), который выполняет функции канала для жидкости, подвергаемой охлаждению или нагреванию. В простейшем случае теплообменник может состоять из 3-х пластин, формирующих два канала, по одному из которых течет жидкий продукт, а по другому – рабочая среда, играющая роль тепло- или хладоносителя.

Пластины теплообменника снабжаются прокладками, что позволяет организовать изолированные друг от друга системы каналов, с чередующимися потоками греющей и обогреваемой жидкости.

На рисунке 4 представлена схема пластинчатого теплообменника. Пластины 6 свободно продвигаются по направляющим 7 и 13. Каждая пластина имеет резиновую прокладку, закрепленную во впадинах. Из таких пластин собираются пакеты (совокупность каналов, образованных пластинами, по которым продукт движется в одном направлении). В свою очередь, из пакетов образуются секции. В секции пластины прижимаются к станине 3 винтом 10 через нажимную плиту 8. Винт вращается в гайке, укрепленной в стойке 9. В сжатом виде пластины образуют четыре продольных коллектора 4, 5, 14, 12, в каждом через патрубки 1,2,11 подаются и отводятся рабочие среды.

Основным элементом, определяющим интенсивность теплообмена в аппарате, является теплообменная пластина. В настоящее время наиболее широкое распространение получили рифлёные пластины ленточно- и сетчатопоточного типов (рисунок 5,6). Наличие рифлей (гофр) на поверхности пластин позволяет создать извилистые щелевидные межпластинчатые каналы, в которых за счет изменения величины проходного сечения и вектора скорости движения жидкости достигается значительная турбулизация последней, при сравнительно малых скоростях потока.

При применении ленточно-поточных пластин форма потока жидкости в канале между пластинами подобна форме волнистой гофрированной ленты.

В пластинах сетчато-поточного типа предусмотрены турбулизирующие элементы, которые используются одновременно и для создания равномерной сетки опор между пластинами. В каналах, составленных из пластин сетчато-поточного типа, поток жидкости постоянно перераспределяется и изменяет направление своего движения в двух плоскостях. Это позволяет существенно интенсифицировать теплоотдачу без увеличения общего гидравлического сопротивления теплообменника.

Пластинчатые аппараты применяются для охлаждения, нагрева и пастеризации молока, сливок, овощных и фруктовых соков, пива, мясокостных бульонов и т.п. В них возможно охлаждение таких высоковязких продуктов как сгущенное молоко с сахаром, творожные массы. В последних разработках фирмы α – Lawal предлагается использовать их в качестве выпарных аппаратов для сгущения жидких термолабильных продуктов.

Цель работы:

1. Ознакомление с устройством и принципом работы пластинчатого теплообменника;

2. Определение величины тепловых потерь в аппарате;

3. Определение общего коэффициента теплопередачи.