Порядок выполнения работы
Ознакомиться со схемой лабораторной установки и расположением приборов. Составить ее описание и заготовить таблицы 2 и 3 для регистрации результатов испытаний.
Подготовить установку к испытаниям теплообменников. Удостовериться, что уровень воды наблюдается в заливочном устройстве и ниже его середины, в противном случае долить жидкость в систему. В системе не допускаются подтеки.
Подключить стенд к сети 220 В.
Подключить автоматизированный стенд к USB разъему компьютера и запустить программу Пуск → Программы → MeasLAB → «Испытание теплообменников».
Включить питание стенда кнопкой «Сеть»
Включить насос ВК2 и водонагреватель кнопкой «ВК1». Установить режим малого нагрева – на лицевой части нагревателя должна быть включена левая клавиша, правая должны быть выключена.
При включении компьютерной системы измерения клавишей «Пуск» в программе на цифровых индикаторах лицевой панели (рис. 5) отображаются мгновенные значения температур, измеряемых всеми датчиками, и графики их изменения по времени.
Рисунок 6. Лицевая панель компьютерной системы измерения
После выхода на постоянный режим 50-60 С включить подачу холодного теплоносителя с помощью выключателя тумблера на панели управления стендом (положение вверх режим прямотока, положение вниз - противотока) (см. паспорт для подключения холодного контура)
Расход в системе горячего теплоносителя измеряется импульсным расходомером и его значение обновляется на соответствующем индикаторе в программе каждый раз, как через него прошел 1 л жидкости о чем сигнализирует загоревшаяся лампочка, значение расхода в таблицу стоит вносить после установившегося значения расхода на дисплее.
При установлении стационарного теплового режима занести результаты измерений в табл. 2.
Через 10-15 минут изменить направление подачи холодного теплоносителя (положение тумблера вниз) и повторить эксперимент.
Изменить расход в системе горячего контура можно с помощью переключателя на корпусе насоса, а увеличить температуру с помощью включения второго тэна (правая клавиша на корпусе нагревателя), будьте внимательны температура в системе не должна превышать 70 С.
Повторить п.п. 8-10 для нового режима расхода или уровня температуры горячего теплоносителя.
Повторить п.п. 8-12 для пластинчатого теплообменника.
Определить средний логарифмический температурный напор и коэффициент теплопередачи для испытанных теплообменников в режимах прямо- и противотока.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицы 2 и 3.
Обработка данных
Площадь поверхности теплообменников
«Труба в трубе»:
(м2)
где 
- наружный диаметр внутренней трубы
теплообменника, м;
–
длина внутренней трубы, м
Площадь поверхности теплообмена для пластинчатого теплообменника равна 0,12 м2 (см. руководство по теплообменнику).
Массовый расход горячей и холодной воды определяется по следующему соотношению
,
(кг/с)
где
- расходы горячей и холодной воды (расход
горячего теплоносителя определяется
по расходомеру, холодного – методом
проливки 5,4
л/мин).
-
плотности горячей и холодной воды,
вычисляются как функции средних
температурных сред
и выбираются по таблице 5.
Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем и полученное холодным:
,
(кг/с)
,
(кг/с)
- удельные теплоемкости горячей и
холодной воды, определяются по таблице
6, (Дж/(кг*К));
- начальная и конечная температура
горячей воды, С
- начальная и конечная температура
холодной воды, С
Средняя разность температур (температурный напор) определяется по формуле
при
при
где
- значения большего и меньшего температурных
напоров в начале и конце поверхности
теплообмена (определяются с учетом
схемы включения), С;
Для
прямотока
,
Для
противотока
,
Коэффициент теплопередачи для каждого режима определяется по формуле:
,
Таблица 2. Результаты измерений и вычислений при испытаниях теплообменного аппарата «труба в трубе»
Значения измеренных и вычисляемых параметров |
||||||||||||
№№ п/п |
Т1 |
Т2 |
Т6 |
Т5 |
Мг |
Мх |
Qг |
Qх |
Δtг |
Δtх |
Δtср |
k |
оС |
оС |
оС |
оС |
кг/c |
кг/c |
Вт |
Вт |
оС |
оС |
оС |
Вт/(м2*К) |
|
Прямоток |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Противоток |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3. Результаты измерений и вычислений при испытаниях пластинчатого теплообменника
Значения измеренных и вычисляемых параметров |
||||||||||||
№№ п/п |
Т2 |
Т3 |
Т4 |
Т5 |
Мг |
Мх |
Qг |
Qх |
Δtг |
Δtх |
Δtср |
k |
оС |
оС |
оС |
оС |
кг/c |
кг/c |
Вт |
Вт |
оС |
оС |
оС |
Вт/(м2*К) |
|
Прямоток |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Противоток |
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.4. Характеристик теплоносителя (антифриз)*
Показатель |
Ед. изм. |
Для неразбавленного теплоносителя –65 оС |
Относительный коэффициент теплопередачи при +20оС при +100оС |
оС |
3,0*10-4 7,0*10-4 |
Коэффициент объемного расширения при +20оС при +100оС |
оС-1 |
5,2*10-4 7,6*10-4 |
Температура кипения (1 атм. или 1013 мбар) |
оС |
115 |
Щелочность (0.1н НСI) при +20 оС |
ед. РН |
15,3 |
Вязкость динамическая: при +20оС при +100оС |
мПа*с |
5,9 1,0 |
рН, при+20 оС |
|
8,5 |
Плотность, при+20 оС |
г/см3 |
1,086 |
Удельная теплопроводность: при +20оС при +100оС |
кДж/кг*К |
3,15 3,46 |
Теплопроводность: при +20оС при +100оС |
Вт/м*К |
0,39 0,36 |
Относительное падение давления: при +20оС при +100оС |
|
1,7 1,0 |
Давление пара при 100 оС |
бар |
0,65 |
* для стендов заправленных бытовым антифризом (красный, синий), во всех остальных случаях теплоноситель – вода.