Материал: teplo_2012

Расположенный на установке макет теплообменника имеет следующие геометрические размеры: внутренний диаметр теплообменной трубы d1 = 0,014 м, наружный диаметр теплообменной трубы d2 = 0,016 м, внутренний диаметр наружной трубы d3 = 0,034 м, длина l = 1,01 м. При исследовании теплообменного аппарата можно менять его геометрические параметры в следующих пределах: d1 = 0,006 ÷ 0,022 м; d2 = 0,008 ÷ 0,024 м; d3 = 0,01 ÷ 0,04 м; l = 0,3 ÷ 5 м.

При исследовании теплообменника, в котором на трубе размещены кольцевые турбулизаторы, необходимо также задать диаметр кольцевых диафрагм d1′, диаметр кольцевых канавок d2′, шаг размещения диафрагм и канавок t.

Горячий и холодный теплоносители попадают в теплообменник, пройдя регулирующую задвижку и диафрагмы расходомера. Возможна подача горячего и холодного теплоносителей в одном направлении по схеме прямотока и в противоположных направлениях по схеме противотока.

Исходные данные для проведения имитационных испытаний задаются в окне «Параметры» интерфейса программы (см. рис. 4.9). В открывшемся окне «Параметры» с помощью клавиатуры и компьютерной мыши задаются необходимые условия проведения эксперимента (рис. 4.10).

Рис.4.10. Интерфейс окна «Параметры» программы имитационного моделирования

136

Предусматриваются измерения следующих параметров: перепад давлений на диафрагме горячего теплоносителя Pг; перепад давлений на диафрагме холодного теплоносителя Pх; давление перед диафрагмой горячего теплоносителя Pг (для воздуха); давление перед диафрагмой холодного теплоносителя Pх; эдс термопары перед диафрагмой горячего теплоносителя Eг (для воздуха); эдс термопары перед диафрагмой холодного теплоносителя Eх (для воздуха); эдс термопары на входе горячего теплоносителя в теплообменнике Eг′; эдс термопары на выходе горячего теплоносителя из теплооб-

менника Eг′′; эдс термопары на входе холодного теплоносителя E′х ; эдс тер-

мопары на выходе холодного теплоносителя E′х′. Давление и перепады дав-

лений измерены в кгс/м2, эдс термопар – в мВ. Перевод показаний термопар в °С производится по градуировочной таблице хромель-копелевых термопар.

4.3. Порядок проведения опытов

После включения установки в сеть и запуска рабочей программы ТП014 на телевизионном мониторе высвечивается тема лабораторной работы и студент вступает в диалог с микроЭВМ.

В рекомендуемом диапазоне основных режимных параметров по заданию преподавателя в окне «Параметры» (см. рис. 4.10) программы выбирается один из вариантов предстоящего опыта и с помощью клавиатуры вводятся геометрические параметры теплообменника; вид теплоносителя по горячей и холодной сторонам (воздух или вода); схема течения (прямоток, противоток). По окончании набора параметров и контроля их ввода на экране монитора высвечивается схема экспериментальной установки с отображением направления течения теплоносителей и расположением измерительных устройств.

После этого на пульте установки (см. рис. 4.7) включается тумблер питания измерительных приборов и можно приступить к исследованию рабочего процесса. С помощью ручки «гор.» в секции 2 (см. рис. 4.7) устанавливается расход горячего теплоносителя путем изменения положения регу-

137

лирующей задвижки ВН1 (см. рис. 4.9) и соответственно изменяется давле-

ние перед диафрагмой Рг и перепад давления на диаграмме Pг, что отображается на интерфейсе программы (см. рис. 4.9). С помощью ручки «хол.» в секции 3 (см. рис. 4.7) устанавливается расход холодного теплоносителя изменением положения регулирующей задвижки ВН2 (см. рис. 4.9) и соответственно изменяется давление перед диафрагмой Рх и перепад давления на диаграмме Pх, что также отображается на интерфейсе программы (см. рис. 4.9). Плавным вращением ручек «гор.» и «хол.» регулятора нагревательного устройства секции 1 (см. рис. 4.7) устанавливается заданное значение термоЭДС термопар, установленных на входе по горячей и холодной стороне ( Ег′

и Ех′ ).

Регистрация измеренных величин производится по индикаторным приборам, показания которых дублируются на телевизионном мониторе. Резуль-

С помощью регуляторов расхода и нагрева теплообменник переводится на следующий тепловой режим и аналогичным образом снимаются необходимые показания.

По окончании проведения опытов на заданных режимах производится перевод всех регуляторов в исходное положение.

138

4.4. Обработка результатов измерений

Обработка производится в следующей последовательности:

1. Определяется температура перед диафрагмами Tг и Tх на входе в ап-

перед диафрагмой в кг/м3; Pг, Pх – давление воздуха перед диафрагмами в кгс/м2; Tг, Tх – температуры воздуха перед диафрагмами в К; R – газовая по-

стоянная для воздуха (R = 29,3 кг м/(кг·К)).

3.По уравнениям (4.19), (4.23) и (4.24) определяются среднелогарифмические температурные напоры.

4.Вычисляется тепловой поток, передаваемый в аппарате:

где теплоемкости теплоносителей cpг и cpх определяются по средним тем-

139

пературам T г = 0,5(Tг′+Tг′′) ; T х = 0,5( Tх′ +Tх′′) соответственно. 5. Определяется значение коэффициента теплопередачи:

если холодный теплоноситель имеет меньший коэффициент теплоотдачи (холодный теплоноситель – воздух), или выражением:

если горячий теплоноситель имеет меньший коэффициент теплоотдачи. Здесь Fх = πd2l , Fг = πd1l . Если коэффициенты теплоотдачи соизмеримы

(для теплообменника «вода – вода» или «воздух – воздух»), поверхность теплообмена определяется по среднему диаметру.

6.По уравнениям (4.5) определяются полные теплоемкости массовых расходов теплоносителей Wг и Wх.

7.Подсчитывается коэффициент тепловой эффективности теплообменного аппарата в каждом из режимов как отношение действительно переданного теплового потока к максимально возможному:

8. Определяется число единиц переноса теплоты (безразмерный коэффициент теплопередачи):

ских параметров аппарата d1, d2, d3, l. Необходимо построить графики изме-

нения величин T лог, k, η, N в зависимости от изменяющихся в эксперименте величин и проанализировать полученные результаты.

140