5. Обработка результатов эксперимента
1. При проведении n измерений температур воды и воздуха единичного результата среднее арифметическое величин составит:
,
,
,
.
2. Используя показания из таблицы 4.1., расчеты температур, значения теплоемкости воды из справочников [3]; по уравнению (4.2) для каждого опыта вычисляют тепловую мощность теплообменника:
.
3. С помощью геометрических измерений трубок и ребер рассчитывают площадь ребристой поверхности теплообменника.
4. Для каждого опыта определить средние значения температур воды и воздуха по выражениям:
;
.
5. По уравнению (4.1) вычислить коэффициент теплопередачи через оребренную стенку:
.
6. Определить массовый расход воздуха из выражения (4.2):
,
где
- теплоемкость
воздуха берётся из справочников [3],
Дж/кг оС.
7. Построить зависимость hср=f(V) и t2=F(V) при различных t1 на основании результатов расчетов (таблица 4.2).
Таблица 4.2
Протокол расчетных величин
№ опыта
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
“ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
оС
,
оС
, оС
,
оС
,
Вт
,
оС
,
оС
,
,
кг/с6.Содержание и оформление отчета о работе
Отчет должен представляться оформленным в тетради по лабораторным работам и должен содержать:
1.Название лабораторной работы;
2. Формулировку цели работы;
3. Краткий конспект теоретических сведений;
4. Схему установки с указанием основных элементов;
5. Расчет тепловой мощности, коэффициента теплопередачи и расхода охлаждающего воздуха в охладителе при различных режимах его работы.
6. Графики зависимостей hср=f(V) и t2=F(V) при различных t1;
7. Выводы по работе;
8. Список использованной литературы.
Контрольные вопросы
1. Назовите достоинства и область применения радиаторных градирен.
Чем обусловлено создание в радиаторных градирнях развитой поверхности охлаждения?
3. От каких факторов зависит коэффициент теплопередачи в радиаторных градирнях?
4. Дайте определение коэффициента оребрения.
5. Дайте характеристику и основы принципа работы используемых на лабораторном стенде приборов.
6. Какие факторы влияют на точность измерения температуры?
Лабораторная работа № 5
ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ И ИСПЫТАНИЕ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ
ГРАДИРНИ
Цель работы: практическое ознакомление с оборудованием вентиляторной градирни, экспериментальное определение коэффициента массоотдачи и коэффициентов эмпирического уравнения.
1. Основные понятия
Вентиляторные градирни представляют собой сооружения для охлаждения воды в оборотных системах водоснабжения с принудительной подачей воздуха в оросительное пространство с помощью вентиляторов.
Оросительное устройство вентиляторных градирен по своей конструкции могут быть: пленочным, капельным, брызгательным.
В оросителе каждого из указанных типов градирен вода движется вертикально сверху вниз под действием силы тяжести. Воздух же, нагнетаемый или отсасываемый из оросителя вентиляторами или в результате башенного эффекта может двигаться либо снизу вверх навстречу воде, либо в поперечном направлении по отношению к движению воды. В первом случае градирни называются противоточными, во втором случае – поперечноточными.
При охлаждении воды в градирнях часть тепла передается атмосферному воздуху за счет поверхностного испарения воды (превращение части воды в пар с переносом его посредством диффузии и конвекции воздуха); другая часть – за счет разницы в температурах между водой и воздухом, то есть теплоотдачей соприкосновением (теплопроводность и конвекция). Кроме того, некоторое количество тепла отводится от воды за счет излучения. Однако тепло, передаваемое излучением настолько мало в сравнении с другими видами отдачи тепла, что им можно пренебречь при составлении теплового баланса градирни:
,
(5.1)
где: 
- гидравлическая
нагрузка градирни, кг/с;
- теплоемкость
охлаждаемой воды, кДж/кг·0С;
- температура воды на входе из градирни,
0С;
- температура воды
на выходе из градирни, 0С;
- коэффициент,
учитывающий перенос тепла водяным паром
от водной поверхности в воздушный поток;
-
расход воздуха через градирню, кг/с;
- энтальпия воздуха на выходе из градирни,
кДж/кг;
- энтальпия воздуха
на входе в градирню, кДж/кг;
- коэффициент,
учитывающий перенос тепла водяным паром
от водной поверхности в воздушный поток;
- теплота парообразования, кДж/кг.
Количество теплоты, отдаваемое теплоносителем охлаждающему агенту в градирнях, также как и в обычных водообменных аппаратах пропорционально поверхности теплообмена. Под поверхностью теплообмена в градирнях следует понимать общую поверхность всех капель и пленок воды, вступающих в соприкосновение с воздухом. Однако подсчитать эту поверхность практически невозможно. Величина ее при изменении плотности орошения, а также и расхода воздуха, количества капель и их гранулометрического состава резко изменяется. Поэтому приходится пользоваться так называемыми объемными коэффициентами массоотдачи, отнесенными к единице объема оросителя βXU.
При использовании объемных коэффициентов массоотдачи поверхность охлаждения оросителя должна быть заменена на объем оросителя:
(5.2)
- площадь оросителя
градирни в плане, м2.
- высота оросителя,
м.
Величина коэффициента массоотдачи находится в прямой зависимости от количества воздуха и воды, проходящих через градирню, и от типа и конструкции оросителя градирни. Эта зависимость в общем, виде описывается эмпирической формулой:
,
(5.3)
где
- плотность орошения,
кг/м2·с;
- массовая скорость
воздуха, кг/м2·с.
Коэффициент А и показатели n и m входящие в эту формулу являются постоянными для определенной конструкции оросителя и определяются по данным экспериментов на градирнях.
Вычисление коэффициентов массоотдачи по данным опытов производится по формуле:
,
(5.4)
где
- безразмерный
параметр,
величины
,
и
,
входящие в формулу, определяются замерами
при экспериментах.
Величину среднелогарифмической разности энтальпий на границах оросительного устройства градирни определим по формуле Л.Д.Бермана:
,
(4.5)
где
;
здесь
-
энтальпия насыщенного воздуха (кДж/кг)
при температуре:
tср = (t1+t2)/2, ,
- энтальпия
насыщенного воздуха при температуре
воды на входе в градирню, кДж/кг;
- энтальпия
насыщенного воздуха при температуре
воды на выходе из градирни, кДж/кг.