4. Опис лабораторної установки

Лабораторна установка (рис. 5.2) представляє собою теплообмінник типу „труба в трубі”. Гарячий теплоносій, нагрітий в термостаті 7, надходить у внутрішню трубу 6, і, проходячи по ній, охолоджується, віддаючи теплоту через стінку внутрішньої труби холодній воді. З вихідного штуцера ця вода надходить назад у термостат. Холодна вода із водопроводу через вентиль 4 поступає в зовнішню трубу 2 і, проходячи по ній, нагрівається. Із зовнішньої труби нагріта вода надходить в мірну посудину 8, яка має злив.

Рис.5.2. Схема лабораторної установки.

Витрата води, яка регулюється вентилем 4, визначається за допомогою мірної посудини 8 за часом її заповнення:

, [ кг/с], (5.9)

де: V - об'єм заповнення мірної посудини, м³; ρ – густина води, кг/м³; Δτ – час наповнення посудини, с.

Для вимірювання температури води до входу в теплообмінник і після виходу з нього на вхідних і вихідних штуцерах внутрішньої і зовнішньої труб встановлюють термопари 1, 3, 5, 9. Термопари через перемикач підведені до цифрового вольтметру.

Рух теплоносіїв може здійснюватися як по схемі прямотечії, так і по схемі протитечії шляхом перемикання шлангів, що підводять і відводять холодну воду.

Поверхнею теплообміну є зовнішня поверхня внутрішньої труби 6. Площа теплообміну F визначається за формулою:

, (5.10)

де: l – довжина труби, d – її зовнішній діаметр (наведені на стенді).

5. Порядок проведення досліду

1. Ввімкнути нагрівний елемент і насос термостату, встановити на контактному термометрі необхідну температуру нагрівання води.

2. Відрегулювати витрату холодної води вентилем 4.

3. Через кожні 3 хвилини провести вимірювання температур t΄₁, t˝₁, t΄₂, t˝₂. Для цього перемикач термопар послідовно встановити в положення 1...4, що відповідають послідовному підключенню до мілівольтметра термопар 1, 5, 6, 9. Записати в таблицю 5.1 значення термоЕРС (ЕРС – електрорушійна сила), з тарировочної таблиці (на стенді) визначити відповідні значення температур.

4. Заміри проводити до досягнення стаціонарного режиму, при якому темпера-тура теплоносіїв на виході із теплообмінника змінюється не більш, ніж на 1...2 ^оС.

5. Провести вимірювання часу заповнення мірної посудини холодною водою і занести значення V і Δτ втабл. 5.1.

6. Вимірювання по пунктам 3-5 провести для обох режимів течії теплоносіїв – прямотечії і протитечії.

6. Обробка результатів вимірювань

1. Розрахувати за формулою (5.10) площу поверхні теплообмінника F.

Таблиця 5.1 Протокол вимірювань

Номер дослі-ду	Час між виміра-ми, хв	ЕРС, мВ, температура, оС								Об’єм бачка, м3	Час запов-нення бачка, с
		Гаряча вода				Холодна вода
		Вхід		Вихід		Вхід		Вихід
		ЕРС	t΄2	ЕРС	t˝2	ЕРС	t΄1	ЕРС	t˝1
Прямотечія
1
2
3
4
Стаціонарне значення
Протитечія
1
2
3
4
Стаціонарне значення

2. Розрахувати за формулою (5.8) масову витрату холодної води.

3. Для стаціонарних значень t΄₁, t˝₁, t΄₂, t˝₂ визначити найбільший Δt_Б і найменший Δt_М температурні напори.

4. Розрахувати середній температурний напір Δt_сер за формулами (5.4), або (5.5).

5. Розрахувати за формулою (5.6) отриману холодною водою кількість теплоти Q.

6. Розрахувати за формулою (5.8) коефіцієнт теплопередачі К.

Дані обробки результатів дослідів занести в табл.5.2.

Таблиця 5.2 Результати обробки дослідних даних

Найменування величини	Позна-чення	Розмір-ність	Спосіб одержання величини	Числові значення
				Прямо- течія	Проти- течія
Площа поверхні теплообмінника	F	м2	Із досліду
Густина води	ρ (t)	кг/м3	Із довідника
Витрата холодної води	М1	кг/с	Ф-ла (5.9)
Найбільший темпе-ратурний напір	ΔtБ	оС	Із досліду
Найменший темпе-ратурний напір	ΔtМ	оС	Із досліду
Середній темпе-ратурний напір	Δtсер	оС	Ф-ла (5.4) або (5.5)
Теплоємність води	СР	кДж/(кг·К)	Із довідника	4,187	4,187
Кількість теплоти, отри-маної холодною водою	Q	Вт	Ф-ла (5.6)
Коефіцієнт теплопередачі	К	Вт/(м2·К)	Ф-ла (5.8)