![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Лабораторная работа №1 Исследование теплопередачи и гидравлического сопротивления в водоводяном теплообменнике.
- •1 Общие указания
- •2 Методика проведения эксперимента
- •3 Методика обработки опытных данных
- •4 Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 2 Определение величины физико-химической температурной депрессии
- •1 Общие указания
- •2 Методика проведения эксперимента
- •Лабораторная работа №3 Исследование процесса сушки в псевдоожиженном слое
- •1 Общие положения:
- •2 Методика проведения эксперимента
- •3 Методика обработки опытных данных
- •4 Требования к отчету
- •Лабораторная работа № 4 Исследование абсорбционной холодильной установки
- •1 Общие положения
- •2 Методика проведения эксперимента
- •3 Порядок проведения работы
- •4 Методика обработки опытных данных
3 Методика обработки опытных данных
Коэффициент теплопередачи определить по формуле:
где
- количество тепла, которое передается
от горячего теплоносителя к холодному,
Вт.
-
средний температурный напор, °С.
-
величина рабочей поверхности,
Количество тепла, которое передается от горячего теплоносителя к холодному, может быть определено из уравнения теплового баланса:
где
-расход горячего теплоносителя,
;
-расход холодного теплоносителя,
;
,
– удельные теплоемкости теплоносителей
при постоянном давлении,
;
- начальная и конечная температура
горячего теплоносителя, ºС;
- начальная и конечная температура
холодного теплоносителя, ºС;
- потери тепла в окружающую среду, Вт;
Исследуемый теплообменник выполнен с перекрестным током теплоносителей, поэтому среднюю разность температур теплоносителей определяют по формуле:
где
– средний температурный напор для
эквивалентного противотока (противотока
с данными температурами теплоносителей).
– коэффициент пропорциональности.
Средний
температурный напор для эквивалентного
противотока определяется в зависимости
от отношения большего и меньшего
температурных напоров между рабочими
жидкостями. Независимо от начала и конца
рабочей поверхности через
обозначают больший температурный напор,
а через
– меньший.
При
средний температурный напор определяется
по формуле среднего логарифмического
температурного напора:
При
средний температурный напор вычисляется
по формуле среднеарифметического
температурного напора:
Коэффициент
пропорциональности
определяется по номограмме (рис 1.2.) в
зависимости от вспомогательных величин
P
и R:
Рисунок
1.2 График зависимости
Величина рабочей поверхности определяется по формуле:
где
- внешний диаметр трубки змеевика, м;
- внутренний
диаметр трубки змеевика, м;
- длина змеевика, м.
Для
определенного по вышеперечисленным
формулам коэффициента теплопередачи
,
построить график
,
где
– скорость движения холодного
теплоносителя, определяемая по формуле:
где
- расход холодного теплоносителя, кг/с
– плотность холодного теплоносителя,
определяемая из таблицы физических
параметров воды на линии насыщения для
средней температуры холодного
теплоносителя
.
– внутренний диаметр трубки змеевика
Таблица 1.2 Физические параметры воды на линии насыщения (учебные данные):
t,ºC |
λ |
p, бар |
ρ, кг/м3 |
Cp кДж/(кг*К) |
ν*106, м2/с |
Pr |
0 |
0,551 |
|
|
|
|
|
10 |
0,575 |
1,013 |
997,7 |
4,191 |
1,306 |
9,52 |
20 |
0,599 |
1,013 |
998,2 |
4,193 |
1,006 |
7,02 |
30 |
0,618 |
1,013 |
995,7 |
4,174 |
0,805 |
5,42 |
40 |
0,634 |
1,013 |
992,2 |
4,174 |
0,659 |
4,31 |
50 |
0,648 |
1,013 |
988,1 |
4,174 |
0,556 |
3,54 |
60 |
0,659 |
1,013 |
983,2 |
4,175 |
0,478 |
2,18 |
70 |
0,668 |
1,013 |
977,8 |
4,187 |
0,413 |
2,55 |
80 |
0,675 |
1,013 |
971,9 |
4,195 |
0,365 |
2,21 |
Для определения коэффициента теплопередачи необходимо воспользоваться формулой:
где
-коэффициент
теплоотдачи от греющего теплоносителя
к разделительной стенке,
-толщина разделительной стенки, м;
-коэффициент теплопроводности материала
разделительной стенки,
- коэффициент теплоотдачи от разделительной
стенки к нагреваемой жидкости,
Определение
коэффициентов теплоотдачи
и
возможно как опытным так и расчетным
способом
1-й способ - опытный
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке вычисляется по формуле:
где
– средняя разность температур между
горячей водой и стенкой.
– внутренний диаметр трубки змеевика
- длина трубки змеевика
Среднюю разность температур между горячей водой и стенкой определяют по формуле:
где
- начальная и конечная температура
горячего теплоносителя, ºС;
– среднеарифметическая температура
стенки, ºC:
Коэффициент
теплопроводности материала разделительной
стенки
принять равным
= 390,
Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой воде вычисляется по формуле:
где
– средняя разность температур между
нагреваемой водой и стенкой, ºС.
– внутренний диаметр трубки змеевика,
м.
- длина трубки змеевика, м.
Средняя разность температур между стенкой и нагреваемой водой определяют по формуле:
где
- начальная и конечная температура
холодного теплоносителя, ºС;
– среднеарифметическая температура
стенки, ºC.
2-й способ - расчетный
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке вычисляется по формуле:
где
– число Нуссельта для греющей жидкости
- коэффициент теплопроводности греющей
жидкости, определяемый из таблицы
физических свойств воды для средней
температуры греющей жидкости.
- внешний диаметр трубки змеевика
Число Нуссельта для греющей воды, ввиду того, что скорость движения жидкости невелика, определяется по формуле:
где
– критерий Рейнольдса греющей воды
- критерий Прандтля греющей воды,
определяемый по таблице физических
свойств воды для средней температуры
греющей воды.
- критерий Прандтля, определяемый по
таблице физических свойств воды для
средней температуры стенки.
Критерий Рейнольдса греющей воды определяется по формуле:
где
– скорость движения греющего теплоносителя,
м/с
- внешний диаметр трубки змеевика, м
– кинематический коэффициент вязкости
греющего теплоносителя, определяемый
по таблице физических свойств воды для
средней температуры греющего теплоносителя,
.
Скорость движения греющего теплоносителя определяется по формуле, м/с:
где
- расход греющего теплоносителя, кг/с
– плотность греющей воды, определяемая
из таблицы физических параметров воды
на линии насыщения для средней температуры
холодного теплоносителя
,
.
– диаметр змеевика, м.
Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенке вычисляется по формуле:
где
– число Нуссельта для нагреваемой
жидкости
- коэффициент теплопроводности нагреваемой
жидкости, определяемый из таблицы
физических свойств воды для средней
температуры нагреваемой жидкости.
- внутренний диаметр трубки змеевика
Число Нуссельта для нагреваемой воды, ввиду того, что скорость движения жидкости велика, определяется по формуле:
где
– критерий Рейнольдса нагреваемой воды
- критерий Прандтля нагреваемой воды,
определяемый по таблице физических
свойств воды для средней температуры
нагреваемой воды.
– критерий Грасгофа для нагреваемой
воды
- критерий Прандтля, определяемый по
таблице физических свойств воды для
средней температуры стенки.
Критерий Рейнольдса нагреваемой воды определяется по формуле:
где
– скорость движения нагреваемого
теплоносителя, м/c.
- внутренний диаметр трубки змеевика,
м.
– кинематический коэффициент вязкости
нагреваемого теплоносителя, определяемый
по таблице физических свойств воды для
средней температуры нагреваемого
теплоносителя,
.
Критерий Грасгофа для нагреваемой жидкости определяется по формуле:
где
=9.81
– ускорение свободного падения,
– температурный коэффициент объемного
расширения нагреваемого теплоносителя.
– среднелогарифмическая разность
температур между нагреваемой жидкостью
и стенкой, °С.
- внутренний диаметр трубки змеевика,
м.
– кинематический коэффициент вязкости
нагреваемого теплоносителя, определяемый
по таблице физических свойств воды для
средней температуры нагреваемого
теплоносителя,
.
Скорость движения нагреваемого теплоносителя определяется по формуле, м/с:
где
- расход холодного теплоносителя, кг/с
– плотность холодного теплоносителя,
определяемая из таблицы физических
параметров воды на линии насыщения для
средней температуры холодного
теплоносителя,
– внутренний диаметр трубки змеевика,
м.
По
полученным результатам построить график
зависимости
(для
трех опытов).