Методика проведення роботи

В апарат 1 заливається G, кг води, вмикається електропідігрівач 3 і одночасно вмикається секундомір для визначення часу нагрівання води, вода нагрівається до температури 70°С.

Після досягнення заданої температури вимикаємо електропідігрівач 3 запускаємо холодну воду у змієвик, після появи води (за вказівкою викладача) встановлюємо витрату холодної води 30÷40 л/год і приступаємо до заміру температури гарячої води.

У точці 6 в апараті, в точці 4 на вході в змієвик і у точці 5 на виході із змійовика. Заміри проводять через кожні 2 хвилини.

Після закінчення досліду на протязі 20 хвилин перекривають подачу води у змієвик з апарату 1, спускають воду в каналізацію шляхом відкриття крана 8.

Обробка дослідних даних

1. Складаємо рівняння теплового балансу відносно кількості тепла, що споживається електропідігрівачами Q_ел:

Q_ел = Q_в + Q_а + Q_вт, Дж, (1.3)

де Q_в – кількість тепла, що витрачається на нагрівання води в апараті;

Q_в = G_в ∙ С_в ∙ (t_к – t_п), Дж, (1.4)

де G_в – маса води, кг;

С_в = 4190 Дж/кг∙град – теплоємкість води;

t_к = 70°С – кінцева температура нагріву води в апараті;

t_п = 20°С – початкова температура води.

Q_а – кількість тепла, яке витрачається на нагрів апарату;

Q_а = G_а ∙ С_ст ∙ (t_к – t_п), Дж, (1.5)

де G_а – маса апарату, кг;

С_ст = 0,5 кДж/кг∙град – теплоємкість сталі.

Q_вт – втрати тепла стінками апарату в навколишнє середовище;

Q_вт = α₀ ∙ F_геом ∙ (t_ст – t_пов) ∙ τ_н, Дж, (1.6)

де α₀ – спільний коефіцієнт конвекції і променевипромінювання;

α₀ = 9,3 + 0,058 ∙ t_ст; (1.7)

F_геом – поверхня апарату, м²;

F_геом = π ∙ Д ∙ Н_ц, (1.8)

де Д = 0,31 м – діаметр апарату;

Н_ц = 0,37 м – висота циліндричної частини.

t_ст – температура стінки апарату;

°С. (1.9)

t_пов – температура повітря в приміщені 20°С;

τ – час нагрівання, сек.

Після визначаємо всі втрати тепла Q_ел.

2. Визначаємо середню різницю температур при періодичному процесі охолодження:

, (1.10)

де Т₁ = 70°С – температура гарячої води на початку охолодження в апараті;

Т₂ – температура гарячої води в кінці охолодження в апараті, °С;

t₁ – температура холодної води, яка подається в змієвик на початку охолодження;

t₂ – температура нагрітої води на виході із змієвика.

. (1.11)

3. Визначаємо поверхню змієвика:

F = π ∙ d_сер ∙ l, м², (1.12)

де d_сер = 10 мм = 0,01 м – середній діаметр труби змієвика;

l – повна довжина змієвика;

l = π ∙ Д_зм ∙ n, (1.13)

де Д_зм = 0,25 м – діаметр витка змієвика;

n = 4 – кількість витків змієвика.

l =3,14 ∙ 0,25 ∙ 4 = 3,14 м.

F = 3,14 ∙ 0,01 ∙ 3,14 = 0,09.

4. Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

, Вт/м²∙град, (1.14)

де τ – час охолодження, сек.

4 Критерії оцінювання виконання лабораторних робіт

Критерії оцінювання виконання лабораторних робіт з навчальної дисципліни «Процеси та апарати» наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 – Критерії оцінювання виконання лабораторних робіт

Рівень навчальних досягнень	Оцінка	Критерій оцінювання виконання лабораторних робіт
І. Початковий	2	Студент демонструє вміння користуватися окремими приладами, виконує частину роботи, порушує послiдовнiсть виконання роботи, відображену в iнструкцiї, не робить самостійно висновки за отриманими результатами
ІІ. Середній	3	Студент виконує роботу за зразком (iнструкцiєю) або з допомогою викладача, результат роботи студента дає можливість зробити правильні висновки або їх частину, під час виконання роботи допущені помилки
ІІІ. Достатній	4	Студент самостійно виконує роботу в повному обсязі з дотриманням необхідної послiдовностi проведення дослiдiв та вимірювань. У звiтi правильно і акуратно виконує записи, таблиці, схеми, графіки, розрахунки, самостійно робить висновок
ІV. Високий	5	Студент виконує всі вимоги, передбачені для достатнього рівня, виконує роботу за самостійно складеним планом, робить аналіз результатів, розраховує похибки (якщо потребує завдання). Більш високим рівнем вважається виконання роботи за самостійно складеним оригінальним планом або установкою, їх обґрунтування

ВИСНОВКИ

Проведення лабораторних робіт підвищує активність, зацікавленість та логічне мислення студентів, дозволяє підтвердити теоретичні знання дослідними результатами, що сприяє засвоєнню вивченого матеріалу.

Методичні вказівки до лабораторних робіт допомагають студентам при проведенні експерименту та при оформленні і узагальненні отриманих результатів.

ЛІТЕРАТУРА

1. Врагов А.П. Теплообмінні процеси та обладнання хімічних і газонафтопереробних виробництв. – С.: Університетська книга, 2006. 259 с.

2. Дытнерский Ю.И. Баромембранные процессы. – Н.: Химия, 1986. 271 с.

3. Карпов В.Н. Оборудование предприятий резиновой промышленности. – Л.: Химия, 1979. 350 с.

4. Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтепереработки. – М.: Химия, 1987. 350 с.

5. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». – Л.: Химия, 1987. 575 с.

6. Плановский А.Н., Рамм В., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1968. 840 с.

7. Романков П.Г., Курочкина М.И. Расчетные диаграммы и номограммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». – Л.: Химия, 1985. 54 с.

8. Романков П.Г., Курочкина М.И. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». – Л.: Химия, 1984. 230 с.

9. Гельперин Я.И. Основные процессы и аппараты химической технологи. – М.: Химия, 1981. Т.1. 384 с.

10. Михеев М.А., Михеєва И.М. Основы теплопередачи. – М.: Энергия, 1977. 342 с.

11. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С.Борисов, В.П.Брыков, Ю.И.Дытнерский и др. Под ред. Ю.И.Дытнерского. – М.: Химия, 1991. 496 с.

16