3. Опис установки

Кожухотрубний теплообмінник, мал. 1, складається з кожуха 1, у середині якого розташовані теплообмінні трубки 2. Трубки кріпляться в трубних решітках 3, приварених до кожуха. До трубних решіток закріплені кришки теплообмінника 4. Гарячий теплоносій подається в міжтрубний простір теплообмінника по трубопроводу 5, а виводиться з нього по трубопроводу 6. Холодна вода подається в теплообмінник по трубопроводу 7, на якому встановлений лічильник 8, а видаляється підігрітою по трубопроводу 9. Вимірювання температур гарячої і холодної води на вході і виході з теплообмінника здійснюється за допомогою термометрів опору 10, які приєднані до автоматичного моста. Витрату гарячої і холодної води можна регулювати за допомогою вентилів 11.

В теплообміннику встановлено 13 латунних трубок 25/20 мм. Робоча довжина трубок L=950мм. Поверхня теплообміну F=0,97м². Внутрішній діаметр кожуха – 0.145мм.

Схема установки.

Рис.1.

4. Методика проведення роботи

Встановити за допомогою вентилів 11 задану витрату гарячої і холодної води. Підключити до мережі автоматичний міст, і через 3-5 хв. після встановлення витрат теплоносіїв приступити до запису показів температури. Виміри температури за допомогою моста проводяться почерговим автоматичним переключенням термометрів опору, встановлених на вході і виході теплоносіїв. Номери позицій каретки вимірювального моста, які відповідають конкретним точкам вимірювання температури, приведені в таблиці, розташованій біля шкали моста.

Лічильник 8 дозволяє визначити лише об’єм води, який пройшов через теплообмінник. Для визначення витрати холодної води в трубках теплообмінника необхідно зафіксувати за допомогою секундоміру час, за який в теплообмінник подається певна кількість води, наприклад, 10 або 20 л.

Вимірювання температури і витрати холодної води повторити 3-4 рази в відповідності з завданням викладача.

Результати вимірювань заносяться в таблицю.

5. Обробка дослідних даних і складання звіту

1. Об’ємна V₁і масова G₁ витрата холодної води визначають по формулах:

де V_x–показання витрати води по лічильнику, м³;

τ – час заміру, с.

2. Витрата тепла на нагрів холодної води – Qвизначається за рівнянням (2).

3. Масова витрата гарячої води – G₂ визначається також по рівнянню (2) шляхом розв’язку його відносно G₂:

4. Швидкість води, що нагрівається в трубках і в міжтрубному просторі теплообмінника обчислюється з рівняння витрати

де V–об’ємна витрата холодної чи гарячої води, м³/с;

f – загальна площа внутрішнього поперечного січення трубок чи міжтрубного простору, м².

;

5. Критерій Рейнольдса обраховується по виразу (13). Для гарячої води в якості визначаючого розміру береться еквівалентний діаметр міжтрубного простору (рівняння (8)), а для холодної – внутрішній діаметр трубок.

6. Критерій Нуссельта розраховується по одному з рівнянь (9), (10), чи (14) в залежності від режимів руху теплоносіїв.

7. За отриманими значеннями критеріїв Нуссельта визначаються коефіцієнти тепловіддачі:

;

8. Теоретичне значення коефіцієнту теплопередачі обчислюється за рівнянням (7).

9. Розв’язуючи рівняння (1) відносно величини К, визначаємо його експериментальне значення.