Обработка опытных данных

1. Определить среднюю температуру теплоносителей t_{i cр} по формуле (3.12).

2. Определить физические свойства теплоносителей (ρ_i, μ_i, c_i, λ_i, ν_i) при средних температурах t_{i cр} (см. Приложение 4).

3. По уравнению теплового баланса (3.11) определить количество тепла Q ₁, отданного горячим теплоносителем, и количество тепла Q ₂, полученного

холодным теплоносителем.

Определить среднюю величину теплового потока:

, Вт.

Оценить сходимость теплового баланса (без учета тепловых потерь в

окружающую среду):

, %.

4. Вычислить среднюю разность температур Δ t_ср по формулам (3.6) или (3.7),

предварительно определив наибольшую ∆t_δ и наименьшую ∆t_м разности

температур по концам теплообменника.

5. Определить поверхность теплопередачи по формуле:

, м.

6. Вычислить из уравнения (3.8) опытное значение коэффициента теплопере-дачи:

, Вт/(м².К).

Результаты вычислений занести в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

№ оп

Сред. разность темпера-тур, ^0С

Тепловой поток, Вт

Средняяскорость м/с

Режим течения

Коэфф. теплоотда-чи,Вт/(м^2.К)

Коэфф. теплопереда-чи, Вт/(м^2.К)

Δ t ср

Q 1

Q 2

Q

w 1

w 2

Re1

Re2

α 1

α 2

Kоп

Kрас

7. Определение расчетного значения коэффициента теплопередачи провести

по уравнению аддитивности термических сопротивлений для однослойной стенки

, Вт/(м².К).

в следующей последовательности:

а) определить скорость движения теплоносителей

, м/с,

где - площадь сечения потока горячего теплоносителя

в трубном пространстве, м²; - площадь кольце-

вого сечения потока холодного теплоносителя в межтрубном простран-

стве, м² (здесь d _вн, d_нар – внутренний и наружный диаметры внутрен-

ней трубы; D - внутренний диаметр наружной трубы).

б) оценить по расчетному значению критерия Reрежим течения тепло-

носителей:

,

где d _{экв 1} = d _вн, d _{экв 2} = D – d_нар – эквивалентные диаметры сечений

потоков горячего и холодного теплоносителей;

технические возможности данной лабораторной установки позволяют

обеспечить течения горячего теплоносителя в неустойчивом турбулент-

ном режиме и холодного теплоносителя в ламинарном режиме.

в) рассчитать критерий Nu ₁ для горячего теплоносителя по формуле

(3.16), предварительно определив критерий Pr₁ при температуре t _{1 cр}

(см. Прил. 4 или формулу (2.9));

г) рассчитать коэффициент теплоотдачи при переносе тепла от горячего

теплоносителя к внутренней стенке внутренней трубы по формуле

, Вт/(м².К);

д) определить температуру стенки внутренней трубы со стороны горячего

теплоносителя t_{cт 1} по формуле (3.18);

е) принимая температуру стенки внутренней трубы со стороны холодного

теплоносителя t_{cт 2} = t_{cт 1} , найти определяющую температуру, при

которой провести расчет критериев Nu ₂, Gr ₂, Pr₂;

ж) определить критерий Pr₂ и критерий Pr _ст при температуре стенки

t_{cт 2} по аналогии с Pr₁; критерий Gr ₂ по формуле (2.8); подставляя по-

лученные значения критериев Прандтля и Грасгофа в формулу (3.17),

найти критерий Nu ₂;

з) определить термическое сопротивление стенки внутренней трубы (без

учета загрязнений)

, (м².К)/Вт,

где λ_ст - коэффициент теплопроводности меди, Вт/(м.К) (см. Прил. 2);

и) рассчитать коэффициент теплоотдачи при переносе тепла от наружной

стенки внутренней трубы к холодному теплоносителю по формуле:

, Вт/(м².К);

к) вычислить расчетное значение коэффициента теплопередачи К_рас по

приведенной выше формуле.

Результаты вычислений занести в таблицу 3.2.

8. Сделать выводы.

В выводах сравнить значения коэффициентов теплопередачи, полу-

ченных опытным и расчетным путем, отметить влияние режимов течения

теплоносителей на величину коэффициентов теплоотдачи, термического

сопротивления стенки на коэффициент теплопередачи, сопоставить движу-

щие силы процесса теплопередачи при прямо- и противоточном движении

теплоносителей, указать к какому типу аппаратов относится двухтрубный

теплообменник «труба в трубе».

Контрольные вопросы:

1. Что является движущей силой тепловых процессов?

2. Какие способы переноса теплоты существуют и в чем состоит их принци-пиальное различие?

3. В чем заключается сущность процесса теплопередачи?

4. От каких параметров наиболее существенно зависит коэффициент теплопе-

редачи?

5. Как определяется средняя движущая сила процесса теплопередачи?

6. Какие критерии относятся к критериям теплового подобия и каков их физи-

ческий смысл?

7. Какие термические сопротивления имеют место в процессе теплопередачи?

8. Какое влияние оказывают на величину коэффициента теплопередачи загряз-нения на поверхности стенки?

Работа № 4

Дата добавления: 2015-10-28