Техника безопасности при выолнении лабораторных работ по теплотехнике

Все студенты перед начало работы в лаборатории проходят Инструктаж по технике безопасности, о чем делается соответствующая запись в журнале с указанием фамилии инструктируемого и инструктора. Инструктаж проводит преподаватель, ведущий занятия в лаборатории.

При повышении температуры внешней тепловой изоляции установки или прибора более 45 °С студент должен прекратить эксперимент и выключить установку.

При повышении давления в установках, работающим под давлением выше 3 кгс/см² студент должен прекратить эксперимент и выключить установку. Обо всех аварийных режимах следует немедленно сообщить преподавателю или лаборанту.

Для аварийной остановки оборудования следует использовать центральный выключатель.

Запрещается касаться руками или другими частями тела оголенных электрических или тепловых элементов.

Лабораторные работы. Работа 1. Исследование теплового баланса камеры хранения

Цель. Изучить составляющие теплового баланса камеры хранения и возможности его физического моделирования.

Экспериментально получить характеристики нагрева камеры от про­дукции — модели и охлаждения при вентилировании.

Общие вопросы

В данной работе исследуется тепловой баланс камеры хранения с вен­тиляцией:

(1.1).

где: Q - баланс теплопритоков; Q₁ , - от наружного воздуха через ог­раждения; Q₂- от поступающей продукции; Q₃ - от вентиляции; Q₄ - от тех­нологического оборудования; Q₅ - от дыхания продукции.

Знаки - или + показывают, что тепло уходит из камеры или поступает в нее. При Q < 0 в камере недостаток тепла, образующийся, как правило, в результате оттока теплоты через стены и вентиляционный воздух — теплопритоки Q₁ , и Q₃. При Q > 0 за счет теплопритоков Q₂ ,Q₄ и Q₅ в камере тепла больше, чем необходимо.

Теплоприток Q₁ от наружного воздуха через ограждения зависит от ко­эффициента теплоотдачи ограждений камеры k _d:

k_d = Q₁/F(t_у -t_H),BT/(M²∙°K); (1.2)

где F=2 • (ab + ah + bh) - площадь ограждений камеры, м ²; a,b,h длина, ширина и высота камеры по наружному обмеру, м; t _у - установившаяся в камере температура, С; t_н — температура наружного воздуха, ⁰С.

Рис 1.1. Разгонная температурная характеристика модели камеры: 1- нагрев; 2- охлаждение; t_ун - установившаяся температура при нагреве; t_уо - установившаяся температура при охлаждении; Т _н- время нагрева; Т_о время охлаждения.

Мощность теплопритока Q₁ определяется по температуре внутри t_в и снаружи t_н камеры при включенных теплопритоках Q ₂, Q ₄, Q₅ и отсут­ствии вентиляции Q₃ = 0. Тогда при балансе количество теплоты, пришед­шее в камеру от продукции и технологического оборудования, равно ко­личеству теплоты, ушедшей через ограждения камеры:

(1.3)

Тепловой баланс наступает при стабилизации температуры t_в = t_у внут­ри камеры при ее медленном повышении.

Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка - физическая модель камеры — предназначе­на для моделирования в ней процесса нагрева и охлаждения воздуха в соот­ветствии с изложенными выше принципами (рис. 1.2).

Рис.1.2. Экспериментальная установка для физического моделирования

теплового баланса камеры хранения:

1- камера; 2- вентилятор; 3- датчик температуры; 4- лампа освещения; 5 – вен

тиляционное отверстие с заслонкой; 6- блок нагревателей.

Экспериментальная лабораторная установка (рис 1.2.) состоит из ка­меры 1 с вентилятором 2, датчика температуры 3 и блока нагревателей 6. Для управления камерой имеется блок управления. Внутри камера осве­щается лампой 5 - имитация части технологической нагрузки.

Стенки камеры изготовлены из прессованного картона, а передняя - из стекла.

Блок нагревателей 6 состоит из четырех отдельных электрических ре­гулируемых нагревателей постоянного тока, каждый из которых имитиру­ет один из теплопритоков Q₂ ,Q₄ ,Q₅. Нагреватели подключены к блокам питания.

Вентилятор охлаждает камеры путем подачи воздуха через вентиляци­онное отверстие.

В режиме нагрева включается один или несколько нагревателей 6 при закрытом вентиляционном отверстии 5.

В режиме охлаждения включается вентилятор при открытом вентиля­ционном окне. В результате смены воздуха температура в камере начинает приближаться к температуре наружного воздуха.

Устанавливают напряжение нагревателей путем регулирования напря­жения блоков питания. После этого их выключают.

Открывают вентиляционное отверстие 5, включают вентилятор, рабо­тающий до тех пор, пока температура воздуха внутри t _в не сравняется с наружной температурой воздуха t _н. После этого параметры физической модели считаются установленными в исходное состояние.

3. Получение разгонной характеристики нагрева камеры.

Закрывают заслонку вентиляционного отверстия 5. Включают нагрева­тели 6 и вентилятор 2, через определенные промежутки времени осуще­ствляют отсчет температуры внутри камеры t _в и снаружи t _н. Температура внутри камеры начинает повышаться: вентиляция перемешивает воздух, уравнивая тем самым температуру в разных точках камеры. Повышение температуры осуществляется не только за счет теплопритоков от нагрева­телей 6, но и лампы освещения 4 и электродвигателя вентилятора 2. Ре­зультаты измерений температуры заносят в таблицу 1.3.

Отсчет температуры осуществляют до ее стабилизации внутри камеры. По результатам замеров строят разгонную температурную характеристику t=f(Т) нагрева.

4. Получение разгонной характеристики охлаждения.

Выключают нагреватели Р₂, Р₄, Р₅ и включают вентилятор, предва­рительно открыв заслонку вентиляционного отверстия 5. Через опреде­ленные промежутки времени осуществляют отсчет температуры внутри камеры t _в и снаружи t _н. Температура в камере понижается за счет пода­чи наружного воздуха, причем эксплуатационный теплоприток от лампы освещения и вентилятора сохраняется. Результаты измерений заносят в таблицу 1.3. Эксперимент продолжается до стабилизации температуры в камере. По результатам замеров строят разгонную температурную харак­теристику t=f(Т) охлаждения.

5.Зависимость температуры в камере от времени работы вентилятора. Выключить нагреватели. Довести температуру в камере до наружной

температуры воздуха.

Закрыть вентиляционное отверстие 5, выключить лампу освещения и включить вентилятор 2. Через определенные промежутки времени наблю­дать повышение температуры в камере за счет нагрева воздуха от электро­двигателя вентилятора.

Результат измерений температуры занести в нижнюю часть таблицы 1.3.