- •Саратов 2006
- •410054, Саратов, ул. Политехническая, 77
- •1. Основные понятия
- •2. Методика проведения эксперимента
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Обработка результатов эксперимента
- •6. Содержание и оформление отчета по работе
- •7. Контрольные вопросы
- •8. Требования безопасности труда
- •1. Основные понятия
- •2. Описание лабораторного стенда
- •3. Методика проведения эксперимента
- •4. Обработка результатов эксперимента
- •5. Содержание и оформление отчета по работе
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Требования безопасности труда
- •1. Основные понятия
- •2. Описание лабораторного стенда
- •3. Методика проведения эксперимента
- •4. Обработка результатов эксперимента
- •5. Содержание и оформление отчета по работе
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Требования безопасности труда
4. Обработка результатов эксперимента
Для обработки нужно использовать данные, полученные только при установившемся тепловом режиме работы теплообменника. Обычно берут среднее значение температур воды из последних трех записей. Коэффициент теплопередачи теплообменника вычисляется по уравнению (19).
Количество теплоты, переданное горячей водой и воспринятое холодной, определяется по уравнению теплового баланса.
, (20)
где G1иG2– соответственно расходы горячей и холодной воды, кг/c;cр1и ср2- удельные теплоемкости горячей и холодной воды, определяются из табл.1 по средним температурам;и, кДж/(кг·К); ,,,- температуры горячей и холодной воды на входе и выходе из теплообменника,0С;Q- количество теплоты, теряемое теплообменником в окружающую среду, Вт.
При наличии хорошей тепловой изоляции теплообменника можно принять Q=0.
Средний логарифмический температурный напор определяется по формуле
, (21)
где ,– наибольший и наименьший температурные напоры,0С.
Характер изменения температур горячей и холодной воды при прямотоке и противотоке показан на рис.6.
В качестве расчетной площади поверхности теплообмена принимается площадь поверхности, подсчитанная по среднему диаметру внутренней трубки,
, (22)
где
Вычислив Q,Fи, определим коэффициент теплопередачи по уравнению (19). Интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую цилиндрическую стенку часто характеризуется линейным коэффициентом теплопередачи кl, Вт/(м·К)
. (23)
Полное представление об условиях протекания процесса теплообмена в теплообменнике позволяет получить коэффициенты теплоотдачи 1и2, которые характеризуют соответственно интенсивность теплообмена между горячей водой и стенкой, стенкой и холодной водой. Значение1и2необходимо рассчитать по соответствующим критериям уравнения теплообмена при вынужденном движении жидкости в трубах [1], с. 173-189.
После определения 1и2вычисляется расчетный линейный коэффициент теплоотдачипо формуле
, (24)
где 1- коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке, Вт/(м2·К);2- коэффициент теплоотдачи от стенки к холодной воде, Вт/(м2·К);- коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м·К);d2,d1- соответственно для внутренней трубки теплообменника наружный и внутренний диаметр, м.
Для каждой схемы движения теплоносителя проводятся свои расчеты, и результаты заносятся в табл.2.
Средние скорости движения холодной Wхви горячей водыWгв необходимые для вычисления1и2определяются по формулам:
для горячей воды
, (25)
для холодной воды
. (26)
Здесь гвихв– соответственно плотности горячей и холодной воды, кг/м3, выбираемые из таблицы 1 по средним температурами;D1– внутренний диаметр наружной трубы, м.
Таблица 1
Физические свойства воды
0С |
Р 10 -5, Па |
, кг/м3 |
ср, кДж/(кг·К) |
·102, Вт/(м·К) |
υ·106, м2/с |
0 |
1,013 |
999,9 |
4,212 |
55,1 |
1,789 |
10 |
1,013 |
999,7 |
4,191 |
57,4 |
1,306 |
20 |
1,013 |
998,2 |
4,183 |
59,9 |
1,006 |
30 |
1,013 |
995,7 |
4,174 |
61,8 |
1,805 |
40 |
1,013 |
992,2 |
4,174 |
63,5 |
1,659 |
50 |
1,013 |
988,1 |
4,174 |
64,8 |
1,556 |
60 |
1,013 |
983,2 |
4,179 |
65,9 |
1,478 |
70 |
1,013 |
977,8 |
4,187 |
66,8 |
1,415 |
80 |
1,013 |
971,8 |
4,195 |
67,4 |
1,365 |
90 |
1,013 |
965,3 |
4,208 |
68,0 |
1,326 |