4. Последовательность выполнения работы

1. Записать показания датчиков температуры по объему бака.

2. Замерить диаметр намороженного льда на верхних трех трубках.

3. Открыть кран горячего водоснабжения, установить расход и температуру отепленной воды по указанию преподавателя. Расход определяется следующим образом. На расходомере 1 оборот маленькой стрелки соответствует 0,0001 м³. По секундомеру засечь за какое время стрелка сделает один оборот и 0,0001 разделить на эти показания.

4. Через каждые 10 минут записывать показания датчиков температуры и диаметр намороженного льда. Данные заносить в таблицу 1. Показания снимать пока весь лед на трубках не растает.

Таблица 1

Время, мин	Показания датчиков температуры, 0С								Диаметр намороженного льда dл, мм
	1	2	3	4	5	6	7	8	1 тр	2тр	3тр
0
10
20
30
40
50

5. Обработка результатов

Рисунок 2. К расчету процесса теплопередачи

1. Определить толщину намороженного льда:

,

где d_тр = 16 мм диаметр трубок испарителя.

Полученные данные заносят в таблицу 2.

Таблица 2

Время, мин	Толщина льда δл, мм			Коэффициент теплоотдачи α1, Вт/(м2·К)			Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м2·К)
	1 тр	2 тр	3 тр	1 тр	2 тр	3 тр	1 тр	2тр	3 тр
0
10
20
30
40
50

2. Определение коэффициента теплоотдачи от воды ко льду α₁.

а) определим режим течения воды

,

где G = V·ρ – массовый расход воды, кг/с;

V – объемный расход воды, определенный по расходомеру, м³/с;

ρ – плотность воды при ее средней температуре для данного замера, кг/м³ (приложение);

d_л.ср – диаметр намороженного льда, средний для трех трубок для данного замера, м;

n = 9 число трубок испарителя;

μ – динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре воды для данного замера, Па·с (приложение).

Ввиду малого значения числа Рейнольдса считаем, что процесс приходит в условиях естественной конвекции. Для пучка горизонтальных труб формула для определения числа Нуссельта имеет вид:

Nu = 0,5(Gr·Pr)^0,25(Pr/Pr_ст)^0,25,

определяющая температура – температура воды, определяющий размер – диаметр намороженного льда; числа Nu и Gr рассчитываются для каждой трубы;

Pr_ст – число Прандтля для воды при температуре стенки трубы, которая равна температуре кипения хладагента t_ст = - 10 ⁰С, Pr_ст = 14.

Число Грасгофа

,

где g = 10 м/с² – ускорение силы тяжести;

ρ, μ, β – плотность, динамическая вязкость, коэффициент объемного расширения воды соответственно при средней температуре воды для данного замера (приложение);

t_в – температура воды в баке, средняя по показаниям датчиков температуры на данный момент времени;

t_ст – температура стенки трубы.

Число Прандтля находим по приложению.

После определения числа Нуссельта находим коэффициент теплоотдачи α₁:

,

где λ – коэффициент теплопроводности воды при определяющей температуре (приложение).

3. Коэффициент теплопередачи:

,

где δ_м = 1,5 мм – толщина стенки трубы;

δ_л – толщина льда, м;

λ_м = 384 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности меди;

λ_л = 2,33 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности льда;

α₂ = 173 Вт/(м²·К) - коэффициент теплоотдачи от стенки трубы испарителя к хладагенту.

Расчеты выполняются для каждого замера. Результаты расчетов заносятся в таблицу 2.

По результатам расчетов строятся графики для каждой трубы: 1) изменение коэффициента теплопередачи с течением времени К = f(τ); 2) изменение толщины льда с течением времени δ_л = f(τ).