Материал: teplo_2012
Результаты измерений записываются в табл. 5.1.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5.1 |
|
|
Атмосферное давление Pa=… |
мм рт. ст.=… |
Па |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
воздух |
|
|
|
|
|
Вода |
|
|
|
|
|
||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1′, |
t1′′, |
|
R1 ( P1) , |
τ, |
t2′ , |
t2′′, |
Pв′2 , |
Pв′′2 , |
Pд2, |
|
|
мВ |
мВ |
|
Ом |
сек |
мВ |
мВ |
кПа |
кПа |
кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.6.Обработка результатов экспериментов
1.С помощью табл. П.7 (см. Приложение) осуществляется перевод показаний температур t1′, t2′ , t1′′, t2′′ в °С.
2.Рассчитывается средний температурный напор для случая многократного перекрестного тока:
при R0 ≠ 1
|
|
t = |
|
|
− PR(t1′ − t2′) |
|
|
|
|
, |
(5.10) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R −1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m ln |
|
+ R ln |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 − PR 1 / m |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R − |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 − P |
|
|
|
|
|
||
при R0 = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
t = |
|
|
− P(t1′ − t2′) |
|
|
. |
(5.11) |
||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
|||||
|
|
|
m ln 1 |
+ ln 1 |
− |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
m(1 − P)+ P |
|
||||||
Здесь:
166
R = |
t1′ −t1′′ |
, P = |
t2′′ − t2′ |
, m = 2 – число ходов. |
|
t2′′ −t2′ |
t1′ − t2′ |
||||
|
|
|
3. Определяется расход воды:
G |
= |
V0ρ1 |
, кг/с, |
(5.12) |
|
||||
1 |
|
τ |
|
|
|
|
|
||
где ρ1 – |
плотность воды при температуре t1′ |
(см. приложение, табл. П.6), |
||
V0=0,001 м3 – контрольный объем воды, проходящий за время τ.
4. По уравнению идеального газа рассчитывается плотность воздуха на входе в радиатор:
|
P2′ |
|
Pa − Pв′2 |
3 |
|
ρ′2 = |
|
= |
|
, кг/м . |
(5.13) |
R 2T2′ |
R(t2′ + 273) |
Здесь параметры давления в Па, R = 287 Дж/(кг К) – газовая постоянная воздуха.
5. На основе показаний динамического напора, измеряемого трубкой Пито, определяется скорость воздушного потока на входе в радиатор:
W2′ = |
2(Pд2 − Pв′2 ) |
, м/с. |
(5.14) |
|
|||
|
ρ′2 |
|
|
Параметры давления в Па.
6. Массовый расход воздуха определяется из уравнения неразрывности:
G1=ρ1W1Fат, кг/с, |
(5.15) |
где Fат=0,018 м2 – площадь поперечного сечения аэродинамической трубы.
167
7. Вычисляется тепловой поток, передаваемый в аппарате:
Q1 = G1cp1( t1′ − t1′′) ; |
|
||
Q2 = G2 |
c |
p 2 ( t2′′ − t2′ ) , |
(5.16) |
где теплоемкости теплоносителей cpг и cpх |
определяются по средним темпе- |
||
ратурам |
|
|
1 =( t1′ +t1′′) / 2 ; |
|
2 =( t2′ + t2′′ ) / 2, представленным в табл. П.5 и П.6 |
||
t |
t |
||||||
(см. Приложение). |
|
|
|||||
8. Определяется значение среднего коэффициента теплоотдачи: |
|||||||
k = |
|
|
|
Q2 |
, |
(5.17) |
|
|
|
|
t F |
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
где F2=1,34 м2 – поверхность теплообмена со стороны холодного теплоносителя (воздуха в межтрубном пространстве с учетом эффективности оребрения).
9. Подсчитывается коэффициент тепловой эффективности теплообменного аппарата в каждом из режимов как отношение действительно переданного теплового потока к максимально возможному:
η= |
Q2 |
= |
Q2 |
|
|
|
|
. |
(5.18) |
||
Q2пред |
G2cp2 ( t1′ − t2′ ) |
||||
10. Определяется число единиц переноса теплоты (безразмерный коэффициент теплопередачи):
NTU = |
kF2 |
. |
(5.19) |
|
|||
|
G2cp 2 |
|
|
168
11. Вычисляется мощность на прокачку горячего теплоносителя (во-
ды):
N |
1 |
= |
G1 |
P1 |
, Вт, |
(5.20) |
|
ρ η |
|||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
где перепад давления воды |
P1=(70 – 0,0575 R1) R01, Па, |
||||||
здесь R01=1218 Ом – сопротивление малогабаритного датчика давления при отсутствии перепада давления, кпд насоса η1=0,9. Плотность воды ρ1 опреде-
ляется по средней температуре |
|
|
1 =( t1′ +t1′′) / 2 |
(см. Приложение, табл. П.6). |
|||||||||
t |
|||||||||||||
Рассчитывается мощность на прокачку холодного теплоносителя (воз- |
|||||||||||||
духа): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
2 |
= |
G2 |
P2 |
= |
G2 ( P2′ − P2′′) |
, Вт, |
(5.21) |
|||||
ρ′ |
|
|
|||||||||||
|
|
η |
2 |
|
ρ′ |
η |
2 |
|
|
|
|
||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
кпд вентилятора η2=0,8.
Задача для самостоятельного решения
В маслоотделителе температура масла изменяется от t1′ до t1′′, а воды – от t2′ до t2′′. Определить среднелогарифмический температурный напор при прямотоке и противотоке и соотношение между ними: tср прямоток / tср противоток. Исходные данные приведены в табл. 5.2.
169
Таблица 5.2
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1′ |
59 |
73 |
60 |
72 |
61 |
71 |
62 |
70 |
63 |
69 |
64 |
68 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1′′ |
50 |
64 |
51 |
63 |
52 |
63 |
53 |
61 |
54 |
60 |
55 |
59 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2′ |
9 |
23 |
10 |
22 |
11 |
21 |
12 |
20 |
13 |
19 |
14 |
18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2′′ |
18 |
32 |
19 |
31 |
20 |
30 |
21 |
29 |
22 |
28 |
23 |
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таким образом, на основе табличных данных определяется |
среднелогариф- |
|||||||||||
мический температурный напор при прямотоке (см. рис. 4.19) и противотоке
(см. рис. 4.23) и соотношение между ними: tср прямоток / tср противоток.
Контрольные вопросы
1. Какие технические устройства называются теплообменными аппара-
тами?
2.Поясните принципиальную разницу между поверхностными и контактными теплообменниками.
3.Какие средства интенсификации теплообмена применимы в изученных теплообменниках?
4.Какое назначение в изученных теплообменниках имеют клапаны перепуска?
5.Какой режим течения жидкостей имеет место в опытном теплообменнике?
6.Как измеряется на установке расход воздуха?
7.Как измеряется на установке расход жидкости?
8.Какая схема движения (прямоток, перекрестный ток, противоток) обеспечивает наибольший температурный напор?
170