Оребренная труба
Тепловой поток через внутреннюю поверхность трубы равен:
,
(4.11)
где
– площадь внутренней поверхности
трубы;
tс – температура стенки трубы (для медной трубы можно считать, что температура на внутренней поверхности приближенно равна температуре на ее внешней поверхности).
Температуру на внешней поверхности трубы можно принять равной температуре на внутренней её поверхности tс, так как величина термического сопротивления теплопроводности медной тонкостенной трубы на несколько порядков меньше величины термического сопротивления теплоотдачи на внешней её поверхности.
tж – температура жидкости в трубе.
Тепловой поток через внешнюю оребренную поверхность трубы равен:
,
(4.12)
где
tс – температура стенки трубы;
tв – температура воздуха около трубы;
S – суммарная площадь ребер и поверхности трубы между ребрами, равная S = Sгл + Sор), здесь
Sгл – площадь внешней поверхности гладкой части трубы;
Sор – площадь поверхности ребер.
Площадь внешней поверхности гладкой части трубы находится по формуле:
, (4.13)
где n – число ребер;
– толщина ребра.
Площадь поверхности ребер находится по формуле:
, (4.14)
где dр – диаметр ребра.
Средняя по длине температура поверхности ребер определяется из соотношения:
(4.15)
Коэффициент теплопередачи через оребренную стенку можно представить в виде:
, (4.16)
где
– коэффициент оребрения.
2. Схема экспериментальной установки
Общий вид экспериментальной установки приведен на рис. 4.1. На передней панели 1 находится двухканальный измеритель температуры 2 типа ТРМ200, подключенный к восьми хромель-копелевым термопарам (t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7 через переключатель термопар 13, соединенный с первым каналом измерителя температур и термопара, измеряющая температуру окружающего воздуха, подключенная ко второму каналу прибора.). В нижней части панели находятся три выключателя – “Сеть”, “Нагреватель термостата”, “Насос термостата”. Рабочим участком являются две медные гладкие 4 и две оребренные 3 трубы, соединенные последовательно, через которые циркулирует нагретая в водоподогревателе (термостате) вода. Объемный расход воды измеряется расходомером 8. На входном патрубке водоподогревателя (термостата) находится кран К1, регулирующий величину объемного расхода воды в трубах 4 и 3. Циркуляционный насос 10 прокачивает нагретую в водоподогревателе (термостате) воду по трубам 4 и 3.
Температура жидкости в водоподогревателе (термостате) 5 регулируется в пределах 25 – 65 оС. Объемный расход воды измеряется расходомером 8 с крыльчаткой и регулируется краном К1.
3. Порядок проведения эксперимента
1. Включить электропитание установки переключателем “Сеть”.
2. Включить электрический водоподогреватель (термостат) переключателем “Нагреватель термостата”. Подождать 15-20 минут для нагревания воды.
3. Включить измеритель температуры 2.
4. Установить краном К1 расход воды.
5. Включить циркуляционный насос переключателем “Насос термостата”.
6. Измерить температуры t1, t2, t3, t4, t5, t6, t7, а также определить объемный расход воды.
Примечание: объемный расход воды определяется следующим образом:
а) записать начальные показания расходомера при выключенном насосе;
б) включить насос вместе с секундомером, подождать 2-3 минуты;
в) выключить насос, записать конечные показания расходомера;
г) вычислить объемный расход воды, разделив разность конечного и начального показаний расходомера на время.
7. Определить линейные размеры установки (наружный диаметр трубы, длина трубы, число ребер, толщина ребра, диаметр ребра).
8. Повторить измерения, установив другие значения температур (либо подогреть, либо охладить воду в водоподогревателе).
9. Выключить приборы и установку.
10. Произвести необходимые вычисления и найти коэффициенты теплопередачи гладкой и оребренной труб.
9. Сравнить коэффициенты теплопередачи гладкой и оребренной труб. Сделать вывод.