Материал: Лабораторный практикум Ч 1

редачи (KТ эксп), отнесённого к единице площади наружной поверхности теплообменных труб, используя формулу (8.1).

Для этого необходимо в первую очередь рассчитать тепловой поток в аппарате. Количество теплоты, отдаваемой в единицу времени горячим теплоносителем, определяется по формуле:

а количество теплоты, воспринимаемой в единицу времени холодным теплоносителем, – по формуле:

где h1н и h1к – удельные энтальпии горячей воды при её начальной и конечной температуре в аппарате на входе в аппарат и выходе из аппарата соответственно, Дж/кг; h2н и h2к – удельные энтальпии холодной воды при её начальной и конечной температуре в аппарате на входе в аппарат и выходе из аппарата соответственно, Дж/кг; т1 и т2 – массовые расходы горячего

и холодного теплоносителей соответственно, кг/с; V1н и V2 н – объёмные расходы горячего и холодного теплоносителей соответственно, измеренные ротаметрами (поз. 1 и 2), м3/с; 1н и 2н – плотности горячего и холодного теплоносителей при их начальных температурах соответственно, кг/м3.

Если Q1 Q2 , то результаты лабораторных измерений являются вполне достоверными. Обычно Q2 оказывается немного больше Q1 , что

можно объяснить теплообменом холодной воды с окружающей средой через стенку кожуха.

Для определения экспериментального значения коэффициента теплопередачи по формуле (8.1) рекомендуется принять Q Q1 .

Средняя движущая сила теплопередачи (средняя разность температур теплоносителей в аппарате) как при противотоке, так и при прямотоке теплоносителей определяется по формуле:

76

редачи сравните со значением, рассчитанным по уравнению аддитивности термических сопротивлений (8.2). Для этого необходимо рассчитать коэффициенты теплоотдачи вн и н.

2.1. Расчёт коэффициента теплоотдачи от горячей воды к поверхности теплообменной трубы ( 1 вн) рекомендуется выполнять в следующем порядке:

а) рассчитайте среднюю (вдоль поверхности теплообмена) температуру горячей воды и определите при этой температуре физические свойства воды (в частности, плотность – 1; динамическую вязкость – 1; теплопроводность – 1).

Если ( Т1 Т1н – Т1к) < ( Т2 Т2к – Т2н), то средняя температура го-

б) рассчитайте среднюю скорость воды в теплообменных трубах и число Рейнольдса (Re1);

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

при 2300 < Re < 10000

77

Вформулах (8.8) и (8.9) определяющий линейный размер l dэ – эквивалентный диаметр канала, численно равный внутреннему диаметру теплообменных труб, т.е. dэ dвн; L – длина теплообменных труб.

Вуравнениях (8.8) и (8.9) все физические свойства среды (кроме помеченных индексом «ст») определяются при средней вдоль поверхности теплообмена температуре теплоносителя; индекс «ст» означает, что свойства среды определяются при температуре стенки.

Поскольку температура теплообменных поверхностей в данном аппарате не измеряется, рекомендуется сделать следующее допущение:

г) рассчитайте коэффициент теплоотдачи по формуле

2.2. Расчёт коэффициента теплоотдачи от поверхности теплообменных труб к холодной воде ( 2 н) рекомендуется выполнять в следующем порядке:

а) определите физические свойства холодной воды (в частности, плотность – 2; динамическую вязкость – 2; теплопроводность – 2) при её средней (вдоль поверхности теплообмена) температуре в теплообменнике.

78

Если ( Т1 Т1н – Т1к) < ( Т2 Т2к – Т2н), то средняя температура холодной воды

б) рассчитайте число Рейнольдса (Re2). Скорость потока, входящая в число Рейнольдса, определяется по формуле

где Sмтр 0,00221 м2 – расчётная площадь проходного сечения в межтрубном пространстве.

в) рассчитайте число Нуссельта (Nu2). Принимая во внимание нестандартное размещение сегментных перегородок в межтрубном пространстве аппарата и, как следствие, существенное различие в площадях проходных сечений в разных местах этого пространства, коэффициент теплоотдачи от поверхности труб к потоку воды в данном конкретном аппарате рекомендуется определять из уравнения:

В формуле (8.14) и, следовательно, в критерии Рейнольдса, определяющий линейный размер l – наружный диаметр теплообменной трубы l dн.

При расчёте критерия Нуссельта по формуле (8.14) необходимо знать температуру стенки. В данном случае рекомендуется сделать допущение, тождественное (8.10);

г) рассчитайте коэффициент теплоотдачи по формуле:

ле (8.2).

3. Экспериментальные и рассчитанные величины параметров занесите в табл. 8.1.

79

4. Проанализируйте полученные значения кинетических коэффициентов теплообмена α1, α2, KТ эксп, KТ расч и сделайте выводы по работе.

Таблица 8.1

Экспериментальные и рассчитанные величины параметров

Схема взаимного движения теплоносителей: ______________;

Tср = ___ К; KТ эксп = ______ Вт/(м2·К)

80