спхфу Практикум ПАХТ ч2 2013

Методическое пособие обсуждено на заседании кафедры ПАХТ протокол № ___ от ____ _________________ 2013 г.

И.о. заведующий кафедрой ПАХТ ________________ Сорокин В.В.

Составители:

Доцент, к.фарм.н. _________________ Маркова А.В.

Рецензент: Сорокин В.В.

ВВЕДЕНИЕ

К лабораторным работам допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности. Перед выполнением каждой работы студент сдает коллоквиум по содержанию работы, лабораторной установке и соответствующей теоретической части курса. После получения задания от преподавателя бригада студентов приступает к выполнению лабораторной работы. По окончанию работы студенты приводят в порядок рабочее место и приступают к оформлению отчета. Отчет выполняется каждым студентом согласно требованиям, предъявляемым к техническим рукописям. Он должен содержать цель работы, схему установки со спецификацией, таблицу опытных и расчетных данных, пример расчета всех величин, графики, выводы. Все расчеты делают в Международной системе единиц (СИ). Записи должны быть четкими и последовательными. Отчет сдается в день выполнения работы. При подготовке к следующей лабораторной работе студент дома изучает соответствующую теорию по методическому пособию, лекциям и рекомендованной литературе, а

также подготавливает бланк для отчета: оформляет титульную страницу,

описывает цель работы, чертит таблицу для опытных и расчетах данных.

Для выравнивания температуры во всем объеме жидкости аппарат снабжен мешалкой. В начале процесса температура охлаждаемой жидкости t1н, в

конце процесса t1к. Охлаждающая жидкость (вода) поступает в змеевик с температурой t2н. Температура воды на выходе из змеевика изменяется во времени и в любой момент она будет t2к . В конце процесса температура воды,

выходящей из змеевика, снизится до t2к.

Количество тепла d Q, которое за времяd будет передано жидкостью

через поверхность змеевика охлаждающей воде

где G – расход охлаждающей воды, кг/с;

с2 – теплоемкость воды, Дж/(кг.К);

t2к - температура охлаждающей воды на выходе из змеевика в любой момент, ºС;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2.К);

F – площадь поверхности теплообмена змеевика, м2.

Температура охлаждаемой жидкости для определенного момента времени во всем объеме аппарата может быть принята одной и той же. В этом случае разность температур жидкостей для данного момента времени на входе в

аппарат составит t1 t1 t2н , а на выходе воды из змеевика t2 t1 t2к .

В любой другой момент времени температуры t1 и t2к будут уже иными,

Подставляя значение tср в уравнение (9.1) получим:

Количество теплоты, передаваемое охлаждаемой жидкостью воде за время всего процесса

Из этого уравнения средняя температура воды на выходе из змеевика

Расход охлаждающей воды можно определять, исходя из следующих соображений. Подставляя в уравнение (9.1.) значение t2к из (9.6), получим

После разделения переменных и интегрирования в пределах от 0 до и от t1н до t1к получим

Цель работы

-изучение закономерности изменения температур жидкостей в процессе нестационарного теплообмена;

-определение средней разности температур;

-определение коэффициента теплопередачи;

-исследование влияния режима потока воды в змеевике на коэффициент теплопередачи;

-определение расхода воды на охлаждение жидкости в аппарате.

Лабораторная установка и методика проведения работы

Лабораторная установка (рис.9.2) состоит из аппарата 11 со змеевиком 12,

мешалкой 13 и электронагревателем 14, который включается тумблером 3.

Мешалка приводится во вращение электродвигателем 5 и включается тумблером 4. Скорость вращения мешалки регулируется ЛАТРом 5. Аппарат заполнен жидкостью до контрольного отверстия (глазка) 1. Температуру жидкости в аппарате измеряют термометром 10. Вод в змеевик подают через кран 8. Расход воды устанавливают ротаметром 16. Температур воды на выходе из змеевика измеряют термометром 2.

Рис. 9.2 Схема установки для изучения неустановившегося процесса

теплообмена.

В начале опыта, открыв кран 9 и вентиль 7, заполняют бачок водой до глазка 1. Затем включают электронагреватель 14 тумблером 3 и нагревают жидкость в аппарате до заданной температуры. В процессе нагревания периодически включают мешалку 13 тумблером 4.

При достижении заданной температуры отключают электрообогрев тумблером 3, включают мешалку тумблером 4, открывают кран 8 и вентилем 7

устанавливают один из расходов воды в змеевике по ротаметру 16. Через 1 - 2

минуты (начало опыта) фиксируют время, замеряют температуру жидкости в аппарате t1н и воды на выходе из змеевика t2к . За начальную температуру воды в змеевике t2н принимают температуру водопроводной воды. Опыт заканчивают тогда, когда температура жидкости в аппарате понизится примерно до 20 - 30ºС.

При этом фиксируют время окончания опыта, измеряют конечные температуры жидкости в аппарате t1к и воды при выходе из змеевика t2к.

Для установления закономерности изменения температур охлаждаемой и охлаждающей жидкостей в течение опыта через определенные промежутки времени одновременно измеряют температуру жидкости в аппарате и воды,

вытекающей из змеевика. Данные заносят в таблицы 9.1 и 9.2. Таблицу 9.2

составляют для каждого опыта. По окончании работы отключают электрообогрев и мешалку тумблерами 3 и 4; прекращают подачу воды, закрыв вентиль 7 и краны 8, 9.

Обработка опытных данных и порядок составления отчета

1.Рассчитывают константу А по формуле (9.4) для всех промежутков времени по данным таблицы 9.2. Убеждаются в постоянстве ее значения в течение каждого опыта. При небольших отклонениях определяют среднеарифметическое значение величины А для каждого опыта.

2.Рассчитывают расход охлаждающей воды G, кг/с, по уравнению (9.14) и

сравнивают с расходом воды по ротаметру. Масса охлаждаемой жидкости в аппарате m1 = 2,5 кг.