Материал: Лабораторный практикум Ч 1

7. После окончания опытов выключите контрольно-измерительный прибор; закрыв вентиль В3, прекратите подачу пара. Через 2–3 мин закройте вентиль В1, затем – вентиль В2.

Обработка экспериментальных данных

1. Рассчитайте экспериментальное значение коэффициента теплопередачи, по формуле:

теплопередачи (средняя разность температур теплоносителей в аппарате), К; A – площадь поверхности теплопередачи, м2.

Количество теплоты, отдаваемой в единицу времени горячим теплоносителем (Вт), определяется по формуле:

а количество теплоты, принимаемой в единицу времени холодным теплоносителем (Вт), – по формуле:

где H1н и H1к – удельные энтальпии горячей воды при её начальной и конечной температурах на входе в аппарат и выходе из аппарата соответственно, Дж/кг; H2н и H2к – удельные энтальпии холодной воды при её начальной и конечной температурах на входе в аппарат и выходе из аппарата соответственно, Дж/кг; т1 и т2 – массовые расходы горячего и хо-

лодного теплоносителей, соответственно, кг/с; V1 и V2 – объёмные расходы горячего теплоносителя на входе в подогреватель и холодного теплоносителя на входе в теплообменник соответственно, м3/с; 1 – плотность горячего теплоносителя в кг/м3 при его температуре T2н на входе в подогреватель П T2н; 2 – плотность холодного теплоносителя в кг/м3 при его температуре T2н на входе в теплообменник ТО.

56

Так как теплоноситель не изменяет своего агрегатного состояния, то для определения количества теплоты формулы (6.2) и (6.3) можно преобразовать к виду:

где ср1 – удельная теплоёмкость в Дж/(кг К) горячего теплоносителя при

объясняется теплообменом холодной воды с окружающей средой через стенку кожуха. Для определения коэффициента теплопередачи примите

Q Q1 .

Средняя движущая сила теплопередачи (средняя разность темпера-

ln Тм

где Тб и Тм — бóльшая и меньшая разность температур теплоносителей на концах теплообменника соответственно.

Кроме того, стоит отметить, что для расчёта КТ, эксп, в качестве площади поверхности теплопередачи А берётся величина, равная наружной поверхности внутренней трубы.

2. Полученное экспериментально значение коэффициента теплопе-

57

редачи сравнивается со значением КТ, расч, рассчитанным по уравнению аддитивности термических сопротивлений для плоской стенки:

где δст и δз – толщины стенки и слоя загрязнений соответственно, м.

Для определения КТ, расч рассчитайте коэффициенты теплоотдачи 1 и2 (см. ниже, с. 59).

Во-первых, определите средние температуры теплоносителей. Для того теплоносителя, температура которого изменяется меньше, средняя температура определяется как среднее арифметическое между начальной и конечной:

теплообменной трубы 1 выполните в следующем порядке:

а) определите физические свойства воды (в частности, плотность –1; динамическую вязкость – 1; теплопроводность – 1) и критерий Прандтля (Pr1) при её средней температуре в теплообменнике. Значение критерия Прандтля может быть взято непосредственно из справочной литературы, либо определено из формулы:

б) рассчитайте среднюю скорость воды в теплообменной трубе и число Рейнольдса (Re1):

58

в) рассчитайте число Нуссельта (Nu1), используя одно из приведённых ниже критериальных уравнений (в зависимости от гидродинамического режима течения теплоносителя) [3]:

при 3500 < Re < 10000

при Re > 10000

n = 0,14. Однако в условиях эксперимента и для нагревания, и для охла-

4. Расчёт коэффициента теплоотдачи от поверхности теплообменной трубы к холодной воде 2 выполните в следующем порядке:

а) определите физические свойства холодной воды (в частности, плотность – 2; динамическую вязкость – 2; теплопроводность – 2) и критерий Прандтля (Pr2) при её средней температуре в теплообменнике;

б) рассчитайте среднюю скорость воды в кольцевом канале аппарата и соответствующее число Рейнольдса (Re2). Для этого вначале следует определить эквивалентный диаметр кольцевого канала, который находят по выражению:

59

где d2 – внутренний диаметр большей трубы, d1 – наружный диаметр меньшей трубы;

в) по аналогии с п. 2 (в) рассчитайте число Нуссельта (Nu2), используя одно из критериальных уравнений (6.12) или (6.13);

г) рассчитайте коэффициент теплоотдачи

5. Определите по соответствующим справочникам теплопроводность материала теплообменной трубы ст . Термическое сопротивление загряз-

Сделайте выводы по проделанной работе.

60