книги из ГПНТБ / Комягин Л.Ф. Бесшатровые неотапливаемые водонапорные сооружения научно-техническое сообщение

ле опыта, т.

е. в момент заполнения бака

водой,

спустя

тох час., — в

момент

начала льдообразования

в

баке

и спу­

стя еще тл час. — в конце опыта.

Таблица 19

Определение

фактической средней температуры

воды по формуле

(106)

в неутепленном баке лабораторной

установки (рис. 55,

опыты № 1 и № 2)

Сече-

:

iv;

Вертикаль

Опыт № 1

Вертикаль

Опыт № 2

НИЯ

,

бака

.1/!

0—0 а—а

Гер

Гер W;

0—0

а—а

/ср 1

/ср АЛ' i

1

i

2

.3

-1

5

6

7

8

9 !

10

1. Начало охлаждения воды в баке

Га = —18°; va = 0

Га =—17,7°; va=2,8 .w сек

/—I

I .0,087

12,55 !

11,95 1

12,25

1,066

8,13 1

7,30

7,72

0,672

//— //

0,135

9,28 ,

8,66 I

8,97

1,211

7,56

1

6,74

I

7,15

0,965

///—///

0,095

7.0 '

6,54 '

6,77

0,643

6,51

'

5,96

6,23

0,592

W = 0,317

.w-

Итого 2,92'

Итого 2,229

/зап =2,92:0,317 = 9,22°

Гзап = 2,229:0,317 = 7,23

2. Начало льдообразования в баке

(через тох = 7 час.)

(через то> = 1.7 часа)

1-1

0,087

1,09

0,96

1,02

0,089

1,93

1,24

1,58

0,137

II—II

0,135

1,25

1,02

1,13

0,153

2,46 :

2,22

2,34 ;

0,316

111-111

0,095

1.73

1,59

1,66

0,158

3,38 1

3,09

3,23 !

0,307

W =0,317 м-

Итого 0,4°

Итого 0,76

Гкр= 0,4:0,317= 1,27°

Г,<р;

0,76 : 0,317 = 2,4°

■3.

Конец опыта

(через тл = 44 час.)

(через т , = 27 час).

Га= —21°; о.= 8,8 см

Га = — 18°; 5 = 9 см

1—1

0,087

0,37

0,31

0,34

0,03

0,0

0,0

0,0

0,0

II-II

0,135

0,44

0,36

0,4

0,054

0,28

0,08

0,18

0,024

III—III

0,095

0,48

0.42

0,45

0,043

0,0

0,0

0,0

0,0

W = 0,317

М'

Итого 0,127°

Итого 0,024°

ГКОн= 0,127:0,317 = 0,4°

/кон = 0,02-1

: 0,317 = 0,07°

В опыте № 1

(без ветра)

после

заполнения

бака

водой

с температурой

t зап = 9,22'’

льдообразование началось

через

тох = 7 час. при tB— — 18° и f кр = 1,27’. Спустя еще тл = 44

часа при t = — 2Г толщина льда достигла 6 = 8,8 см.

В опыте № 2

(с ветром)

при v3

=2,8 м/сек,

/зап=7,23° и

полного бака

воды и замера ее объема — W„

определяли

объем льда в

баке по формуле 1ГЛ = 17'— W„.

опытов

Обработка данных лабораторных

раторной установке получила выражение

и F = 2,69 м-

а)

для неутепленного бака 117 = 0,317 м3

k0 = k' = niM In ^2-;

(38-в)

“ох

"кр

6)

для утепленного бака IV' = 0,319 м3 и F = 3,37 я2

k’ = k^-.

In S;

<38-г>

Для второй стадии охлаждения воды средняя фактическая

величина k за время тл час. при ф

= 0 и k„ = 0 подсчитана по

формуле (98).

Определение величин /кр ; k\

6; т„х и

тл теоретическим

ранее

в

§ 11 —13, для одинаковых с

опытами значений

^зап

И

VB.

В лабораторной установке лед образовывался на стенках

бака по высоте Нв = 1,17 м, на дне (за

исключением выпу­

_

0,2942 _ 0,0252 4- 0,132 _

0,0 ’

™

1,17-0,294

В результате расчетная формула теплообмена

(18) при Сдн =

= 0,3 и г = ~ получила вид

Ь0Ргл

= 178,3 г (1—0,435 е)

c/W

Иср

Из этой формулы

определена

длительность льдообразо­

вания:

в неутепленном баке

1Г = 0,317 м3 и F = 2,69 м2

а)

21012 е (1—0,435 е) .

(18-г)’

*0 ®ср

’

б)

в утепленном баке W = 0,319 м3 и F = 3,37 м2

16878 е (1—0,435 г)

(18-д)

*о Яср

Кроме того, величины k и ",

определены еще и по сущест­

вующим формулам (3), (4), (5)

и

(6).

баках

0 = 0,592 Л1 и

В лабораторных опытах № 1

и 4 в

0 = 0,7 м при п„ = 0;

tm ^—13°;

(Gr •

Pr)

5 • 102

4- 2- 107

при подсчете а„ — ал -4- ак

величина ак определена

по фор­

муле М. А. Михеева [65]

/

\о,25

/

/,1К — tL

0.25

=1’з(

D

(Ю7)

авторами

[68], т. е. по формуле (79)

при соответствующих

В = 0,197

и п = 0,6.

Итоги подсчетов приведены в табл. 20.

Результаты лабораторных опытов

по охлаждению и замо­

Таблица 20

Сопоставление опытных данных /кр;

k; тох;

тл и

о

с

вычисленными по

формулам

Обо­

Единица

Источники

Неутепленный бак

Утепленный бак

значе­

измерения

и

номера

номера опытов

номера опытов

ния

формул

№ 1

№ 2 |

№ 3 № 4 № 5 № 6

1

2

|

3 ~~

1

5

1

6

7

8

9

Основные размеры баков

D„

м

Замерено

0,588

0,588

0,588

0,59

0,59

0,59

D

м

0,592

0,592

0,592

0.7

0.7

0,7

F

м''

2,69 .

2,69

2,69

3,37

3,37

3,37

W

.и3

0,317

0,317

0,317

0,319

0,319

0,319

а

—

—

0,9

0,9

0,9

0,92

0,92

0,92

Первая

стадия охлаждения воды в баках

(без льдообразования)

1.

Получено из

опытов

^ОХ

час

Замерено

7,0

1,7

3.1

4.0

28,0

16,8

'а

°C

— 18,0 -17,7

—13,0

—19,0

— 17,4

—14,2

^ав

То же

—12.3 —13,2 — 8,9

— 11,2

-12,0 — 10,9

Gan

«

(106)

9,2

7,2

8.6

0,9

9,0

4.3

/кр

(106)

1,3

2,4

1,9

0,2

0,3

0,3

/вхр

о. ' «зап + ^кр)

5,3

4,8

5,3

0,6

4,6

2,3

®зап

•

(64-6)

27,2

24,9

21,6

19,9

26,4

18,5

**кр

(63)

19,3

20,1

14,9

19,2

17,7

14,5

ср*'

(64-а)

23,3

22,5

18,3

19,6

22,0

16,5

—

(26)

8,76

0,8

0,78

0,6

0,76

0,8

1'а

м сек

замерено

0,0

2,8

2,8

0,0

3,1

3,1

k’

ккал,м-Х

(38-6)

5,8

14,8

14,1

0,85

1,35

1,37

X час. град

То же

(97)

5.7

1 1,8

14,0

0,85

1,34

1,37

2.

Подсчитано теоретически

а) По новым формулам (19), (38) и (60)

“н

|

ккал ж’-Х

(81), (Ю7),

6,3

18,0

17,6

2,0

17,8

17,7

1

Хчас град

(85)

172

165

172

75

160

122

«в

•

То же

(67)

*Н.Н I

(87)

6,8

6,9

6,6

6,3

6,8

6,5

*ст

!

(22)

6,1

16,2

16,0

0,7

1,01

1,04

ксв

1

(25)

6,5

6,6

6,4

5,8

6,5

6,2

г

[

(19)

6,0

15,1

14,9

0,9

1,35

1,35

1

2

3

1

1 5

6

7_

8

9

Разница

в

проц,

от

ОПЫТНОЙ k'

3,4

2,0

5,3

5,9

0,0

0.1

'кр |

С

(60)

1.3

2,5

2,0

0,2

0.3

0,3

Разница в проц, от

житной /ко

0,0

4,1

5,3

0,0

0,0

0,0

т,)х

час.

о

(31-в)

6.7

1,6

2,9

3,8

28,1

17,1

Разница

в

проц,

опытной “ох

4,3

6,3

6,4

5.0

0,0

1,8

»кр

°C

при /кр ~ 0'

18,0

17,7

13,0

19,0

17,4

14.2

h ■ ккал/м-Х

(19)

6

15,1

14,9

0,9

1,35

1,35

Хчас град

(3)

8,1

2,7

1

4,8

30

1

18,6

'ох 1

час

Разница в

проц,

от опытной тох

15,7

58,8

33,3

20

7,1

|

11.9

час.

Замерено

44,0

27,0

50,0

42,3

20,0

34,5

£

C.W

8,8

9,3

12,0

1,3

0,85

1,05

W

.м:’

(31)

0,188

0,201

0,255

0,031

0,022

0,027

-

0,3

0,31

0,41

0,05

0,03

0,036

ta

°C

Замерено

—21

—18,0

— 13,2

-21,1

-18,3

—13,2

^аа

То же

—18,8 —17,0

-12,5

—16,9

17,4

-12,5

/в. ср

<),5( /кр-/кон) 0,9

1,2

1.0

0,1

0,2

0,2

Ucp

—-

(64-6)

21,9

19.2

14.2

21,2

18,5

13.4

ч

(26)

0,9

0,95

0,95

0.8

0,95

0,95

Va

ккил/лРХ

Замерено

0,0

2,8

2,8

0,0

3,1

3,1

(98)

5,6

10,9

10,4

1.0

1,4

1.4

ан

юса./,'.и2Х

(81),

(107),

6,4

18,1

17,6

2,0

17,9

17,6

час.

град

(85)

87

96

90

41

52

52

Яв

(67)

Яиз

.и2

час

(24)

—

—

—

0,9

0,9

0,9

град'ккал

0,26 6

0,023

0,023

0,031

0,004

0,002

0,003

R.i.cp

То же

Лет

ккал -и2Х

(22)

5,3

11,3

10,1

0,70

1,02

1,02

У.час. град

(87)

6,9

6,8

6,5

6,7

6.7

6.4

Ян.в

То же

&СВ

(25)

6,1

6,4

6,1

5,8

5,9

5,7

k

(19)

5,5

10,8

9,7

1.0

1.4

1.4

Разница в

проц, от опытной k

1.8

1,0

6,7

0,0

0.0

0,0

час.

(18 г, д)

,

46

27

51

39,2

19,3

32

Разница в проц, от опытной

4.5

0,0

2,0

7,4

3,5

7,3

1 Расчеты по формуле (3),

приведенные в табл. 20, были повторены

для условии

kCT = k

и /кр

0°

и

тоже

показали большое

расхождение

1

2

[

3

| 4

|~ 5 i

б|~ ;

8 I

9~

б) По ноной формуле (18-в)

—

(103)

0,96

0,94

0,93

1,0

0,99

0,98

яп

(105)

1,0

1,0

1,0

0,25

0,12

0,13

ккал/М21*3X

(81),

(107),

6,4

18,1

17,6

2,0

17,9

17,6

Хтас. град

(85)

Bi

—

(Ю2)

1,0

2,7

2,67

0,3

2,7

2,65

Лв

—

(ЮО)

0,04

0,11

0,12

0,01

0,01

0,02

Лл

—

(Ю1)

0,04

0,09

0,11

0,01

0,01

0,02

Лскр

—

(100-а)

2,0

2,42

4,22

0,40

0,28

0,46

м

—

(18-6)

2,08

2,62

4,45 -

0,42

0,30

0,50.

k

ккал)м2Х

(18-в)

5,6

11,4

10,5

0,94

1,4

1,4

X час. град

0,0

0.0

Разница в проц,

от опытной k

0,0

4,6

0,9

6,0

в)

По сущестг ующей

форм уле

(4)

ккалм"Х

при R., = 0

6,0

15,2

14,7

0,7

1,03

1,03

Хчас град

32,6

55,8

час.

(4)

57,0

33,1

64,1

63,4

Разница в

проц, от опытной тл

29,5

22,6

28,2

50,0

63,0

61,8

г) По существующей форм}/ле (5)

Гл

м

о*/

5

0,206

0,201

0,174

—

—

—

*Г

—

гл ■■ г0

0,7

0,69

0,59

—

—

—

/?о

—

% ■ 7Н Го

1,07

0,376

0,387

—

—

—

Разн та в

час.

от

из (5)

45,5

23,4

44,2

проц,

опытной *л

0,3

16,5

11,6

1)

По

сущест вующей фор муле ((5)

ккал At- X

(107) и (79)

6,4

10,9

11

—

—

X час. град

—

—

•.1 !

час.

(6)

34

23,3

39

—

Разница в проц,

от опытной тл

22,7

13,7

22

—

—

ных термометров с

ценой деления 0,1° С.

Среднюю по объему

температуру воды tn

вычисляли по

формуле

(106). Темпера­

туру воздуха

внутри

и снаружи башни

замеряли

ртутными

ПО

U

манометрами с

ценой деления

0,2°; влажность воздуха внут­

0,5М_

ри башни определяли посред­

0,12м

fa-7,25 М2

ством

психрометра

большой

модели; скорость ветра заме­

L

ряли

ртутными

анемометрами

0.5

на высоте

/7ф—10 л» от .поверх­

4^

1,0

Wy7J6M^

ности

земли

и

кроме

того в

8 точках вокруг наружной по­

верхности

башни;

из

них 4

{°

точки

находились

на

высоте

V

2 м от поверхности

земляной

1.0

VJ6-7.UiM'

i.7_

г

обсыпки и 4 точки на 0,5 л< ни­

t-

М^дз/м1

же кровли башни, т. с. на вы­

■б

соте

11,5

л(

от

поверхности

2,0

з,яЫ|

/4.W

земли. Солнечную

радиацию

I

замеряли

на

ближайшей ак­

J

Гидроизоля­

тинометрической станции — в

ция—

городе Владимире (31 км).

*431М

Все замеры, за исключени­

ем солнечной

радиации, про­

aU 0 2Vv£=lV-73,74M3

водили 4 раза в сутки — в 1,

7, 13 и 19 час. по местному вре­

Рис. 59.

Образование льда без

мени и, кроме

того, в

начале

водообмена в башне-колонне № 2

опыта — сразу

после

запол­

на станции

Ундол.

нения башни водой, в начале

опыта.

За

толщины льда

льдообразования

и

в

конце

на стенках башни

произвели

явился

на

стенках

башни лед

при /кр = 0,26;

/„ = —1,9°;

—0,3°

и

v„ = 7,5

м/сек. Спустя

тл = 57 час., т.

е. в конце

Поступление солнечной

радиации

за

каждые

сутки

при

ведено в таблице.

Число

ка.г/смсутки

кал/смсутки

И

i

*

и

месяц

S,

/

месяц

Si

1

14 11

5

9

10

17

II

20

28

25

15.11

8

И

18

18.11

17

25

32

16'11

4

22

20

Нижняя часть стенки башни обсыпана землей

(рис. 59) на

высоту /г ут = 1,4 м.

Во время опыта эта обсыпка была покрыта

слоем

снега

толщиной около

0,4

м;

W — 73,74 л;3 и

Do ='-

= 3,04

м;

соответствующие им величины F„ — 85 л2; Fn =

= 7,25 л2,

F = 92,25 л2. а = 0,92.

Обработка и анализ полученных опытных данных показали

следующее’.

тох

Первая

стадия

охлаждения

воды длилась

= 39 час.

За это время температура воды в башне снизи­

лась с/зап

=0,36’ до I кр =0,26°,

средние

значения ta—

= — 0,1°;

t„

=0,31°;

»ср=0,41°;

1)зап

=0,46°;

»кр = 0,36°;

Sj = 6,8;

S, = 10,2; f ■-=■ 18,1

кал см-

сутки-, p-j = 2,9.

Фактическая

величина

k'o, вычисленная по фор­

мулам

(38

б)

и

(97),

равна;

,,

,,

—

,,

=

1000-73,74

.

0,46

=

с по

, „

% = k

У

,,п-

In

0,36

5,02

ккал/м- час-град

°

'

92,25-39

’

'

Г

..

,,

,,

=

1000-73,74 (0,36—0,26)

=

_

.

,

час ■ град <

к0

= к

— б

----- 99 .?5 [Узд------

о

ккал:м-

< 5,02 на 0,4”,„.

Расчетные ф'и k' определены по формулам (20) и

(88). По формулам (48) и

(20) величины SCT — 2,1

ккал м1 X

Х"<ас и У= —Q41— ~ 4,7 ккал,м-час■

град.

tB

При средних за 39

час.

значениям /„ = —0,1°;

taB = 1,69;

= 0,31

;

3 = 4,38 и va = 6,5

м сек,

вычисленные по форму­

лам (67), (87), (25), (86) и (22) величины ав = 59;

а„.в = —1,8°;

й'в= — 1,8;

а„= 13,55

и

/%= 11,02

ккал'м- час-град и по

формуле (88)

величина k'

=0,92-11,02 — 0,08-4,38-1,8 = 9,51

ккал м2 час-град-, величина k„' = k'

- У = 9,51

— 4,7 = 4,81,

что меньше

фактической

величины

/г/= 5,02

на 4° 0.

По

формуле

теплообмена (38)

при

% = 4,81 ;1>зап =0,46°

и

% =0,36° определена тох = 40,7

часа,

что

больше факти­

ческой

величины тох = 39

час. на

4,4%.

Если расчеты произвести по существующей формуле (3),

то применительно к данному случаю

величины 1)зап = 0,46°;

/кр

=0; »кр = о —(—0,1) = 0,1°; ф = 0; k == 9,51.

”ох = 951° 92 25

1п ТГГ = 12^,3

часа-

что больше фактической,