4.2) Описание стенда.

В основе стенда конвектор с непрерывными вертикальными реберами. Ребра прямоугольной формы шириной 0,092 и длинной 0,13 м, выполненные из стали 30. Расстояние между первым и последним ребром конвектора 0,74 м, количество ребер-124 шт. Расстояние между ребрами 6,3 мм, толщина каждого ребра 0,5 мм. Наружный диаметр трубы 0,0265 м, внутренний 0,02 м. Конвектор подключен к малому тепловому насосу и к основной системе теплоснабжения.

В ходе выполнения работы был сделан штатив для крепления термопар. Термопары использовали следующей марки – ДТПL014Э-00.20 /1,5.

4.3) Методы расчёта.

Прямое ребро постоянного сечения.

Р ис. 6. Расчетная схема

Определение коэффициента теплоотдачи:

υ_ℓ = t_ℓ - t_ж = ∆t_осн*( 1 / сh ( m * ℓ ) ) {1}

υ_ℓ = t_ℓ - t_ж- определяется по опытным данным.

m = ( _р * u / (λ_р * f ) )^1/2 {2}

∆t_осн = t_осн – t_ж

ℓ - средняя длина ребра.

f – площадь поперечного сечения.

u – периметр сечения ребра

Из уравнений {1} и {2} определяем _р.

Определение коэффициента эффективности ребра

Q_р = (Q_общ - Q_трубы) / n_рёбер {3}

n_рёбер – число рёбер (124)

Q_р = р * ∆t_осн * F_р * E {4}

Q_общ – подведённое тепло (по опытным данным)

Q_трубы – тепло отданное гладкой трубой (по опытным данным)

E - коэффициент эффективности ребра

Q_р – тепло отведённое от 1-ого ребра

F_р – площадь ребра

Из уравнений {3} и {4} определяем E

2. Квадратное ребро постоянного сечения.

E= Q_р / ( _р * ∆t_осн * F_р ) из {4}

В (6) дана зависимость Е = f (r_e –r_o) * √(2* _р / (λ * δ_o)) для квадратных рёбер в зависимости от отношения ( r_e / r_o ), где

r_e = S * 2 / ;

r_e –фиктивный внешний радиус радиального ребра;

r_o - внешний радиус трубы;

λ – теплопроводность ребра;

δ_o – толщина ребра;

S – длина (ширина) квадратного ребра.

Рис. 7. Эффективность ребра

4.4) Тепловой расчет

Тепловой расчет выполнен с помощью программы ANSYS, данные обработаны с помощью пакета MathCAD:

Создаем модель ребра конвектора в ANSYS

За начало координат принимаем т. О, длинна ребра равна 0,092 м, высота 0,13 м. Координаты центра окружности труб: прямой – X=0,04513, Y=0,10038;

обратной– X=0,04513, Y=0,02963.

Разбиваем сеткой ребро.

Рассмотрим два случая, первый температура в прямой и обратной трубе одинаковы и равны 50°С, а во втором случае температура в прямой 50°С, а в обратной 42°С.

Построим температурные поля для этих случаев и сделаем расчет коэффициента эффективности ребра:

1. Распределение температурного поля в 1 случае (t=50-50°С )

Используя полученные данные, рассчитаем коэффициент эффективности ребра, расчет производим в MathCAD:

2. Распределение температурного поля во 2 случае (t=50-42°С )

Используя полученные данные, рассчитаем коэффициент эффективности ребра, расчет производим в MathCAD:

Коэффициент эффективности ребра при случае когда температуры равны больше.