Лабораторная работа № 6. Коэффициента теплопередачи рекупкративного теплообмена

Задание:

1. Определить экспериментально коэффициент теплопередачи от горячей воды к холодной в рекуперативном теплообменнике типа « труба в трубе».

2. Вычислить значение коэффициента теплопередачи, для этого теплообменника, по критериальным зависимостям.

1. Общие сведения

В различных областях деятельности часто приходиться иметь дело с теплообменом, происходящим между теплоносителями. Такой теплообмен называется теплопередачей.

Теплопередача процесс сложный и для его изучения удобно разделить его на теплопроводность, конвекцию и излучение. Таким образом, интенсивность процесса теплопередачи будет зависеть от коэффициента конвективной теплоотдачи α_к, коэффициента теплоотдачи излучением α_л, и коэффициента теплопроводности λ.

Особенно часто теплопередача используется в теплообменных аппаратах (теплообменниках), которые представляют собой устройства, предназначенные для нагревания, охлаждения или изменения агрегатного состояния теплоносителя.

Рассмотрим для примера простейший случай теплопередачи от теплоносителя более нагретого (греющего) к теплоносителю менее нагретому (нагреваемому) через разделительную стенку. Рис 6.1.

Рис. 6.1.

t₁ и t₂ – температуры теплоносителей (t₁ >t₂)

t_1ст; t_2ст – температуры поверхностей разделительной стенки;

δ – толщина стенки.

Сначала более нагретый теплоноситель с температурой t₁ отдает тепло поверхности стенки и нагревает ее до температуры t_ст1. Т.е. мы имеем процесс теплоотдачи, который будет зависеть от коэффициента теплоотдачи α₁. Далее, внутри стенки теплота передается теплопроводностью, и интенсивность ее распространения зависит от коэффициента теплопроводности материала стенки λ_ст.

Затем от внутренней поверхности стенки с температурой t_ст2 тепло предается другому теплоносителю и нагревает его до температуры t₂. Здесь также будет осуществлен процесс теплоотдачи от поверхности стенки к теплоносителю, который будет характеризоваться коэффициентом теплоотдачи α₂.

Общее количество тепла, переданное через стенку с поверхностью F _,

б

(6.1)

удет равно:

где К– коэффициент теплопередачи ; Вт/м² к

(6.2)

В рассмотренном случае:

Коэффициент теплопередачи показывает, сколько тепла передается через стенку с поверхностью 1м² за 1 час при разности температур в 1 градус.

Коэффициенты теплоотдачи α₁ и α₂ входят в состав коэффициентами теплопередачи, и следует четко видеть разницу между этими коэффициентами и понятиями.

Величину (t ₁–t ₂)=∆t называют температурным напором.

2. Экспериментальная установка

Схема лабораторной экспериментальной установки представлена на рис.6.2. Установка представляет собой рекуперативный теплообменник типа «труба в трубе» с противоточным движением теплоносителей.

Четыре элемента «труба в трубе» 1 последовательно соединены друг с другом. Горячая и холодная вода подаются из водопровода горячего и

Рис.6.2. Лабораторный стенд

холодного водоснабжения. Горячая вода проходит по внутреннему трубопроводу 2, последовательно проходит все четыре элемента теплообменника, постепенно охлаждается и уходит в канализацию. Холодная вода движется по кольцевому каналу межтрубного пространства, нагревается за счет тепла горячей воды и также сбрасывается в канализацию.

Расход горячей и холодной воды регулируется вентилями 3 и 4 и измеряется при помощи счетчиков – расходомеров 5 и 6.

Для измерения температуры горячей и холодной воды на их входе и выходе установлены ртутные термометры 7.

3. Проведение опыта.

Открыв вентили 3 и 4, устанавливают определенные расходы горячей и холодной воды. Установка прогревается до стационарного состояния , при котором показания термометров не изменяются.

После этого снимают и записывают в таблицу 1 показания термометров и расходомеров. Показания приборов снимают два раза с интервалом 5 – 6 минут.

Таблица 6.1.

№замера	Объем воды м3 и время его похождения с.				Температура воды ˚С
	Горячей		холодной		Горячей		холодной
	∆V1	τ1	∆V2	τ2	t΄1	t˝1	t΄2	t˝2
1
2

где t΄₁ и t˝₁ -температуры горячей воды на входе в теплообменник и выходе из него.

t΄₂ и t˝₂ – температуры холодной воды на входе в теплообменник и выходе из него.