Министерство образования
РФ
Камский государственный политехнический институт
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА
Методические указания к лабораторной
работе по дисциплине “Теплотехника” для очной формы обучения.
г. Набережные Челны
2003 Год.
УДК 621.
Печатается по решению научно-методического совета Камского государственного политехнического института от ___________________2003 г.
Исследование работы теплообменного аппарата: Методические указания к лабораторной работе./ Составили: В.М. Гуреев, И.Х. Исрафилов – Набережные Челны: КамПИ, 2003 г., 12 с.
Указания содержат сведения о принципе действия, классификации и методике расчета теплообменных аппаратов. В указаниях представлена методика испытаний и оценки эффективности теплообменников. Предназначены для студентов машиностроительных специальностей.
Ил.3 табл. 1, библиограф.: 3 нав.
Рецензент к.т.н. доцент. Х. К. Тазмеев
Камский государственный политехнический институт, 2003
Лабораторная работа № 7 Исследование работы теплообменного аппарата
Содержание работы: Испытание теплообменного аппарата на различных режимах работы с целью определения его тепловой мощности, коэффициентов теплопередачи, тепловой эффективности и числа переноса единиц на каждом из режимов.
Теоретические основы работы.
Теплообменным аппаратом называется техническое устройство, в котором горячий теплоноситель отдает теплоту холодному теплоносителю.
В качестве теплоносителя в тепловых аппаратах используются разнообразные, капельные и газообразные жидкости в самом широком диапазоне давлений и температур.
По принципу действия тепловые аппараты делятся на рекуперативные, регенеративные и сместительные.
В рекуперативных теплообменных аппаратах передача теплоты от нагревающей жидкости к нагреваемой происходит через твердую разделительную стенку. К таким теплообменным аппаратам относятся паровые котлы, радиаторы, пароперегреватели, поверхностные конденсаторы.
В регенеративных аппаратах горячий теплоноситель отдает свою теплоту аккумулирующему, которое, в свою очередь переодически отдает теплоту второй жидкости – холодному теплоносителю. т.е. одна и та же поверхность нагрева омывается то горячей, то холодной жидкостью.
В сместительных аппаратах передача теплоты от горячего к холодному теплоносителю происходит при непосредственном смешивании обоих теплоносителей (смесительные конденсаторы).
В теплообменных аппаратах движение жидкости осуществляется по трем основным схемам.
Прямоток – направление жидкости горячего и холодного теплоносителя совпадают (Рис. 1а).
Противоток – направление движения горячего теплоносителя противоположно движению холодного теплоносителя (Рис. 1б).
Поперечный ток – горячий теплоноситель движется перпендикулярно движению холодного теплоносителя (Рис. 1 в).
а) б) в)
11
2 2
Рис.1
Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются теплоотдачи и уравнение теплового баланса:
уравнение теплопередачи
Q = K F (T1-T2)1
где Q – тепловой поток, Вт; К – средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К); F – площадь поверхности теплообмена в аппарате, м2; Т2 – соответственно температуры горячего и холодного теплоносителей, К; уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов
Q = m111 = m212, или
Q = V1p1 Cp1(T1 – ) = V2 p2 Cp2(T2 –),
где V1p1 и V2p2 – массовые расходы теплоносителей; кг/с;
Ср1 и Ср2 – удельные теплоемкости жидкостей в интервале температур от Т1 до Т11;
Т1 и Т2 – температуры жидкостей при входе в аппарат;
- температуры жидкостей при выходе из аппарата.
Произведение VpCp=W – называется водяным (условным) эквивалентом.
Уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде:
При проектировании новых теплообменных аппаратов целью теплового расчета является определение площади поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур рабочих жидкостей.
Тепловой поток, переданный через всю площадь поверхности F, при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи К определяется уравнением:
где Тср – средний логарифмический температурный напор по всей площади поверхности нагрева.
Величину Тср называют среднелогарифмическим температурным напором.