4. Обработка результатов измерений

В пределах каждого опыта для средних значений показаний ротаметра и термопар по тарировочным кривым V = φ (h) и t₁^oC = φ (μυ) (приложение 1, 2) определяются расходы теплоносителей и их температуры на входе и выходе из теплообменника (t₁¹, t ; t₂¹, t ).

По уравнениям (12) и (13) рассчитываются средние значения температур теплоносителей и определяются необходимые теплофизические свойства ρ₁, ρ₂; μ₁, μ₂; с_р1, с_р2 (приложение 3).

Рассчитываются массовые расходы теплоносителей

G_{1 =} V₁ ·ρ'₁ , кг/с

G_{2 =} V₂ ·ρ'₂ , кг/с

где V₁, V₂ – объемные расходы горячего и холодного теплоносителя, м³/с;

ρ'₁, ρ'₂ – плотность горячего и холодного теплоносителя на входе в ротаметры, кг/м³.

Величина теплового потока от горячего теплоносителя к стенке трубы

Q₁ = G₁ · e_p1 · (t'₁ - t''₁), Вт

где e_p1 – теплоемкость горячего теплоносителя по средней температуре в трубе, Дж/кг· град;

t'_1, t''₁ – температура горячего теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, ^оС.

Величина теплового потока от стенки трубы к холодному теплоносителю

Q₂ = G₂ · e_p2 · (t''₂ - t'₂ ), Вт

где e_p2 – теплоемкость холодного теплоносителя по средней температуре в межтрубном пространстве, Дж/кг· град;

t'₂, t''₂ - температура холодного теплоносителя на входе и выходе из межтрубного пространства, ^оС.

Потери теплового потока в окружающую среду

ΔQ = Q₁ – Q₂, Вт

Определить больший и меньший температурный напор между теплоносителями по концам теплообменника.

Например (рис.1): Δt_б = t'₁ - t''₂; Δt_м = t''₁ - t'₂

Рассчитать величину среднего логарифмического температурного напора между теплоносителями

Δt_ср.лог. = Δt_б - Δt_м , ^оС

L_n

Рассчитать поверхность теплопередачи

F = πd_1н · L, м²

где d_1н – наружный диаметр внутренней трубы, м;

L – длина теплообменной трубы, м.

Экспериментальное значение коэффициента теплопередачи теплообменного аппарата

κ_экс = , Вт/м² · ^оС

Рассчитать:

Число Рейнольдса для горячего теплоносителя

Re₁ =

где V₁ – объемный расход горячего теплоносителя, м³/с;

d_1в - внутренний диаметр трубы для горячего теплоносителя, м;

μ₁, ρ₁ – динамическая вязкость и плотность горячего теплоносителя при средней температуре потока t_{1 ср.}

Число Рейнольдса для холодного теплоносителя

Re₂ =

По значениям чисел Рейнольдса определяются режимы течения, выбираются уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи внутри трубы α₁ и в межтрубном пространстве α₂.

По уравнению (7) определяют расчетное значение коэффициента теплопередачи κ_р, пренебрегая загрязнениями стенки трубы.

Результаты выполненных расчетов сводят в табл. 2.

Таблица 2

Результаты опытов для прямоточной схемы

Номер опыта	Расход воды по ротаметру, μ3 м3\4	Расход воды по ротаметру, μ4 м3\4	Температура, оС				Q1, Вт	Q2, Вт	Δtср, оС	κэкс κэ Вт/м2 град	κрасч Вт/м2 град
			t'1	t''1	t'2	t''2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Как определяется общее термическое сопротивление при передаче тепла от горячего теплоносителя к холодному через разделяющую теплоносители стенку?

2. Перечислите достоинства и недостатки прямоточной и противоточной схем движе­ния теплоносителей в теплообменнике.

3. Что служит движущей силой процесса теплопередачи?

4. Какими путями и мероприятиями следует интенсифицировать процесс теплопереда­чи?

5. Как определяют расчетное значение коэффициента теплопередачи для теплообмен­ника?

6. За счет чего следует повышать коэффициент теплопередачи при эксплуатации аппа­рата воздушного охлаждения (АВО)?