СД. 02 Источники и системы теплоснабжения предприятий

СД. 02 Источники и системы теплоснабжения предприятий

СД(М).Ф.2 Источники и системы теплоснабжения предприятий

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К выполнению лабораторных работ

 

Специальности:

140106- Энергообеспечение предприятий

 

Уфа 2011

УДК 621.1

ББК 31.3

М54

 

Методические указание разработаны ст. преподавателем Инсафуддиновым С.З., ст. преподавателем Шамукаевым С.Б.

 

 

Рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» (протокол № от «»2011г.) и методической комиссией факультета механизации сельского хозяйства (протокол № от

«»2011г.).

 

Рецензент: к.т.н., доцент Калимуллин А.М.

 

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой, к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ «ТЕПЛОТЕХНИКИ»
Лабораторная работа № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХАПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ
Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ ИИНТЕГРАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ТВЕРДОГО ТЕЛА (ВОЛЬФРАМОВЫЙ ПРОВОЛОКИ).
Лабораторная работа № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ МЕТОДОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО СЛОЯ
Лабораторная работа № 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВО ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ
Лабораторная работа №5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ВЫНУЖДЕННОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ
Приложение А

 

ВВЕДЕНИЕ

Перед выполнением лабораторной работы студент, должен изучить описание, рекомендуемую литературу, подготовить пункты 1…4 отчета и устные ответы на контрольные вопросы.

При выполнении работы студент обязан строго выполнять правила безопасности.

Обработку данных следует проводить по мере получения результатов измерений, чтобы своевременно обнаружить измерения, искаженные нарушением стационарного теплового режима. Вычисления проводить с округлением до 3-х значных цифр.

Масштаб построения графиков выбирается так, чтобы зависимость была наглядной и занимала место не менее 100х80 мм и в виде равномерной цифровой шкалы наносится на координатные оси в пределах изменения независимой переменной, откладываемой по оси абсцисс и ее функции по оси ординат. На осях указываются обозначения величин и размерности.

При оценке ошибки определения исследуемой величины абсолютные предельные погрешности измеряемых параметров принимаются 0, 5 цены деления шкалы измерительного прибора. Абсолютные погрешности длины и диаметров принимаются Dl=1мм и Dd=0, 1 мм.

Отчет по выполненной работе должен содержать:

- название, цель и задачи работы;

- понятие об исследуемом процессе;

- схему установки;

- таблицы;

- обработку данных с постановкой в формулы исходных цифровых величин по одному из опытов;

- результаты обработки всех опытов, занесенных в таблицы;

- графики исследуемых процессов;

- выводы по полученным зависимостям и сравнение их с литературными данными.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ

РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ «ТЕПЛОТЕХНИКИ»

 

Лабораторные установки нагреваются электронагревателями до высоких температур, включенными в сеть 380/220 В. В связи с этим следует выполнять следующие основные правила техники безопасности:

1. Не касаться контактов и не проводить каких-либо соединений проводов на включенной установке.

2. Не касаться нагревающихся поверхностей установок.

3. Не ставить около установок портфели, не класть книги и другие предметы.

4. Осторожно обращаться с ртутными термометрами. Не допускать загрязнения помещения ртутью.

5. После окончания работы выключить установки, не оставлять черновики, бумагу.

6. При испытании тепловых машин (двигателя внутреннего сгорания, компрессора и др.) запрещается находиться в плоскостях вращения карданных соединений, маховика, крыльчатки вентилятора.

7. Соблюдать правила пожарной безопасности.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТИ ВОЗДУХА

ПРИ ПОСТОЯННОМ ДАВЛЕНИИ

Цель работы - научить студентов методике проведения теплотехнического эксперимента и обработке опытных результатов при экспериментальном определении теплоемкости с_р воздуха при постоянном давлении.

Основы теории

Для вычисления количества теплоты в теплотехнике используется понятие теплоемкости. Теплоемкостью (удельной теплоемкостью) называют количество теплоты, которое нужно затратить, чтобы единичное количество вещества нагреть на один градус. В зависимости от того, в каких величинах измеряется количество вещества (кг, м³ или кмоли), различают теплоемкости: массовую (отнесена к 1 кг, объемную - отнесена к 1 м³ и мольную - отнесена к 1 кмолю). Различают также истинную и среднюю теплоемкости. Истинной массовой теплоемкостью с (Дж/(кг К)) называют предел отношения

, (1)

где q – количество теплоты, подведенной к 1 кг вещества, Дж/кг;

Т – температура, К.

Средняя массовая теплоемкость - это отношение количества теплоты, подведенной к 1 кг вещества в каком-либо процессе, к изменению температуры вещества в этом процессе:

, (2)

где Т₂, Т₁ – значения температур вещества до и после подвода теплоты, К.

Теплоемкость газа зависит от характера процесса, температуры и давления.

В данной работе определяется средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении :

, (3)

где Q_р – количество теплоты, подведенной к веществу в изобарном процессе, Дж; G – масса вещества, кг; q_р = Q_р/G.

где: t₁, t₂ – значения температур воздуха до и после нагрева, ⁰С.

 

Задание

1. Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

2. Под руководством преподавателя провести эксперимент и измерить следующие величины: t₁, t₂, М, U_н, U₀ (обозначения – см. п. 4);

3. Рассчитать среднюю массовую теплоемкость воздуха при постоянном давлении , Дж/(кг К) для каждого опыта и построить график функции , где /2;

4. Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений, график .

Назначение.

Установка предназначена для определения средней массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении .

 

Таблица 1 Расход воздуха в зависимости от значения шкалы ротаметра

Отметка шкалы
Расход воздуха V·103, м3/ч

Расчетные величины:

m = V∙ ρ _в / 3600 – массовый расход воздуха (ρ _в – плотность воздуха принимаемая по табл. 2 в зависимости от температуры t₁), кг/с;

I = U_o/(1000 R₀) – величина электрического тока в нагревателе, А;

Ф_р = U_н I – тепловая мощность, выделяемая нагревателем, Вт;

– средняя массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении на интервале температур (t₁ – t₂), Дж/(кг К),

где Q_р = Ф_р/m.

(5)

где t_i – ближайшее к температуре t₁ табличное значение температуры, ⁰С; ρ _в(t₁), ρ _в(t_i) – значения плотности воздуха при температурах t₁ и t_i соответственно, кг/м³.

Таблица 2 Плотность воздуха в зависимости от температуры

t, 0С
ρ в,	1, 251	1, 207	1, 166	1, 127

 

7. Данные установки и таблица результатов эксперимента

Величина образцового сопротивления: R₀ = 0, 1 Ом

№ п/п	t1, 0С	t2, 0С	Δ t = t2 - t1, 0С	Uн, B	Uo, мB	I, A	Фр, B	V, м3/ч	,

Для нахождения температурной зависимости средней массовой теплоемкости воздуха при постоянном давлении строят график зависимости : и определяют параметры аппроксимирующей ее линейной функции.

Контрольные вопросы и задания.

1. Давайте определение теплоемкости – массовой, объемной, мольной;

2. Что такое истинная массовая теплоемкость?

3. Что такое средняя массовая теплоемкость?

4. Расскажите устройство экспериментальной установки и поясните, как она работает;

5. Какие параметры измеряются в данной работе?

6. Какие параметры рассчитываются в данной работе?

7. Как в данной работе определяется расход воздуха?

8. Для чего нужно знать плотность воздуха в данной работе? Как определяется в ней плотность воздуха при температуре t₁?

Лабораторная работа № 2

Основы теории

Нагретые тела излучают электромагнитные волны. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения.

Полное количество энергии, излучаемое в единицу времени единицей поверхности абсолютно черного тела, имеющего температуру Т (К), определяется законом Стефана-Больцмана:

Е₀ = σ ₀ T⁴, (1)

где Е₀ – интегральная плотность излучения черного тела, Вт/м².

Величина σ ₀ = 5, 67 10^-8 [Вт/(м² K⁴)] называется постоянной Стефана-Больцмана.

В технических расчетах закона Стефана-Больцмана удобно применять в другой форме:

Е₀ = С₀ (Т/100)⁴, (2)

где С₀= σ ₀ 10⁸= 5, 67- коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м² K⁴).

Закон Стефана-Больцмана можно применять и для серых тел. В этом случае он принимает следующий вид:

Е = ε Е₀ = ε С₀ (Т/100)⁴ = С (Т/100)⁴, (3)

где Е – интегральная плотность излучения серого тела, Вт/м²;

ε = Е/Е₀ - интегральная степень черноты тела;

С = ε С₀ – коэффициент излучения серого тела Вт/(м² К⁴).

В случае теплообмена излучением между телом цилиндрической формы и его оболочкой результирующий интегральный поток излучения тела на оболочку выражается формулой:

Ф = С [(Т₁/100)⁴ – (Т₂/100)⁴] F₁, (4)

где Ф – результирующий интегральный поток излучения, Вт;

F₁ = π dl – площадь цилиндрической поверхности излучающего тела, м²;

T₁ и T₂ – абсолютные температуры тела и оболочки, К;

Формула справедлива для случая, когда F₁ < < F₂, где F₂ - площадь поверхности оболочки, м².

Задание

1) Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

2) Под руководством преподавателя провести эксперимент по определению коэффициента излучения вольфрамовой нити и измерить следующие величины: U_н, U₀, t₁, t₂;

3) Рассчитать коэффициент излучения тела С для каждого опыта;

4) Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений.

Назначение

Установка предназначена для определения коэффициента излучения тонкой вольфрамовой проволоки, нагретой электрическим током в интервале температур от 100 до 800⁰С.

Расчетные формулы

В основе используемого здесь калориметрического метода определения коэффициента излучения лежит уравнение для интегральной плотности результирующего потока излучения с поверхности вольфрамовой проволоки, коэффициент излучения и интегральная степень черноты которой определяется в работе:

Е = С [(Т₁/100)⁴ - (Т₂/100)⁴] = ε ₁ С₀ [(Т₁/100)⁴ - (Т₂/100)⁴], (6)

где: Е – интегральная плотность результирующего потока излучения тела, Вт/м²,

С = ε ₁С₀; ε ₁ – интегральная степень черноты вольфрамовой проволоки.

Поскольку площадь поверхности вольфрамовой проволоки мала по сравнению с площадью поверхности оболочки (F₁< < F₂), то формула содержит только искомые значения С и ε ₁. Предполагается, что тела серые и поэтому ε ₁=А₁, где А₁-коэффициент поглощения тела. Для определения С и ε ₁ необходимо измерить температуру проволоки Т₁ и внутреннюю температуру стенки стеклянной трубки Т₂ (в градусах Кельвина) и определить интегральную плотность результирующего потока излучения с поверхности проволоки, которая равна:

Е = Ф/(π d₁l), (7)

где Ф=U_нI; I=U₀/R₀; d₁-диаметр вольфрамовой проволоки, м; l-длина проволоки, м.

Температура вольфрамовой проволоки определяется по формуле:

t₁ = t_н = , (8)

где R_он – сопротивление вольфрамовой проволоки при t₁ = 0⁰С;

R_н = U_н/I - сопротивление проволоки при данной температуре, где I = U₀/R₀;

α – температурный коэффициент сопротивления вольфрама.

Лабораторная работа №3

Задание

1. Определить численные значения коэффициента теплопроводности λ исследуемого материала;

2. Обработать результаты опытов и установить характер изменения коэффициента теплопроводности в зависимости от температуры образца;

3. Составить отчет.

 

Основы теории

Теплопроводность – способ передачи теплоты посредством соприкосновения частиц (тел) с различной температурой.

В чистом виде имеет место только в твердых телах, т.к. в жидкостях и газах она, как правило, сопровождается конвекцией.

Согласно закону Фурье плотность, распространяющегося путем теплопроводности теплового потока, пропорциональна градиенту температуры

= – λ qrad t = , (1)

где – вектор плотности теплового потока, Вт/м²;

qrad t = – градиент температуры, к/м;

– единичный вектор, направленный по внешней (т.е. в сторону возрастания температуры) нормами к изотермической поверхности;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м К)

Коэффициент теплопроводности характеризует способность материала проводить теплоту путем теплопроводности. Его значение зависит от структуры материала тела, влажности, температуры и др.

Так

для газов 0, 005 < λ < 0, 6 Вт/(м К).

для жидкостей 0, 07 < λ < 0, 7 Вт/(м К).

для металлов 3 < λ < 450 Вт/(м К).

для неметаллов (диэлектриков) 0, 023 < λ < 3 Вт/(м К).

Как видно из приведенных данных, коэффициент теплопроводности металлов намного выше, чем неметаллов (диэлектриков). Это обусловлено наличием свободных электронов в металлах, которые в них являются основными переносчиками теплоты. Переносчиками теплоты в газах и жидкостях являются хаотически перемещающиеся молекулы, при этом, чем меньше размер молекул, тем выше коэффициент теплопроводности, т.к. подвижность молекул тем больше, чем меньше их размер.

В скалярной форме уравнение (1) имеет вид

(2)

Для стационарного теплового потока Ф (Вт), распространяющего путем теплопроводности через цилиндрическую стенку (трубку), интегрирование уравнения (2) приводит к результату

(3)

где d₁, d₂ – внутренний и наружный диаметр трубы, м;

l – длина трубы, м;

t_ст.1, t_ст.2 – температура внутренней и наружной стенки трубы, ⁰С;

λ – коэффициент теплопроводности материала трубы, (Вт/м К).

Из уравнения (3) имеем

, (4)

Зная величины l, d₁, d₂ и измеряя t_ст.1, t_ст.2 и Ф, из уравнения (4) можно найти коэффициент теплопроводности λ.

Данные установки

Длина рабочего участка: l = 384 мм.

Внутренний диаметр образца: d₁ = 22 мм.

Внешний диаметр образца: d₂ = 34 мм.

Величина образцового сопротивления: R_o = 0, 1 Ом.

 

Таблица 1 Обработка результатов эксперимента

UН, В	UО, мВ	t11, º С	t21, º С	t12, º С	t22, º С	t13, º С	t23, º С	Ф, Вт	λ, Вт/м К

 

Лабораторная работа № 4

Задание

1) Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

2) Изучить основы теории;

3) Под руководством преподавателя провести теплотехнический эксперимент;

4) Измерить и рассчитать ряд теплотехнических характеристик влажного воздуха, изложенных ниже, а также определить по H, d – диаграмме влажного воздуха следующие его параметры в точках 1, 2, и 3 (Рисунок 4): φ ₁, d₁, H₁, φ ₂, d₂, H₂, φ ₃, d₃, H₃, р_п;

5) Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений и расчета.

 

Основы теории

Атмосферный воздух является смесью сухого воздуха и водяных паров, поэтому называется влажным воздухом. В технике влажный воздух получил широкое применение. В некоторых технических устройствах и системах он является основным рабочим телом, как, например, в системах вентиляции, в кондиционерах в воздушных холодильных установках, воздухоохладителях, в сушильных устройствах, где с помощью воздуха производится сушка материалов (например, зерна, плодоовощной продукции, древесины, фруктов и т.д.). В других технических устройствах атмосферный воздух может являться важной составной частью рабочих тел, например, продуктов сгорания в двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах, в топочных устройствах котельных агрегатов и прочее. Поэтому необходимо знать свойства влажного воздуха и процессы во влажном воздухе.

Влажный воздух обычно рассматривается как смесь идеальных газов и для него используется закон Дальтона:

р_в.в. = р_с.в + р_п, (1)

где р_в.в. – давление влажного воздуха, Па;

р_с.в – парциальное давление сухого воздуха, Па;

р_п – парциальное давление пара, Па.

При исследовании процессов, происходящих во влажном воздухе, используется ряд его теплотехнических характеристик.

Абсолютной влажностью воздуха С называется масса (кг) водяного пара в 1м³ влажного воздуха. Она тождественна равна плотности пара (кг/м³) при его парциальном давлении и температуре влажного воздуха.

Относительной влажностью воздуха φ называется отношение абсолютной влажности воздуха к максимально возможной абсолютной влажности воздуха при тех же общем давлении и температуре.

φ , (2)

Влагосодержанием d (кДж/(кг сух. в-ха)) воздуха называется отношение массы (кг) пара во влажном воздухе к массе (кг) сухого воздуха, содержащегося во влажном воздухе:

(кДж/(кг сух. в-ха)), (3)

Энтальпию влажного воздуха Н рассчитывают обычно по отношению к 1 кг сухого воздуха (кДж/(кг сух. в-ха)), поэтому она равна сумме энтальпий 1 кг сухого воздуха и d кг водяного пара:

Н_в.в = h_с.в + dh_п (кДж/(кг сух. в-ха)), (4)

 

 

Рисунок 1 H, d – диаграмма влажного воздуха.

 

 

Для решения практических задач, например при сушке материалов, широкое распространение получила Н, d - диаграмма влажного воздуха.

В этой диаграмме по оси абсцисс отложена величина влагосодержания воздуха d, а по оси ординат – энтальпия влажного воздуха Н. Угол между осями координат взят 135⁰. Истинную ось абсцисс не показывают, а показывают горизонтальную линию, выходящую из начала координат, на которую спроецированы значения d, отложенные на оси абсцисс.

На диаграмме нанесены линии:

- линии постоянных влагосодержаний d = const, идущие параллельно оси ординат, т.е. вертикально;

- линии постоянной относительной влажности воздуха φ = const;

- линии постоянных температур (изотермы) t = const;

- линии мокрого термометра (пунктирные линии);

- линии постоянных энтальпий Н = const, идущие параллельно оси абсцисс, т.е. под углом 135⁰ к оси ординат;

- линия, выражающая зависимость парциального давления пара от влагосодержания воздуха р_п = f(d).

 

Основы теории

Конвективным теплообменом называется процесс переноса теплоты в движущихся газах и жидкостях одновременно конвекцией и теплопроводностью.

Конвекция- перенос теплоты макрочастицами газа или жидкости из части среды с большей температурой в другую часть среды с меньшей температурой. Конвекция в газе или жидкости, движущихся под действием посторонних сил (вентилятор, насос и т.д.), называется вынужденной. Конвекция, вызываемая разностью плотностей нагретых и холодных частей жидкости или газа, называется свободной или естественной.

Конвективный теплообмен между поверхностью твердого тела и газом или жидкостью называют конвективной теплоотдачей или просто теплоотдачей.

Количество перенесенной теплоты при конвективной теплоотдаче определяется по формуле Ньютона

Q = α АΔ tτ, (1)

где α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² К) , А – поверхность теплообмена, м², Δ t = t_ст – t_ж – температурный напор, К, t_ст – температура стенки, ⁰С, t_ж – температура жидкости [⁰С], τ – время, с.

 

Задание

1. По критериальным уравнениям рассчитать коэффициенты теплоотдачи α ₁, α ₂;

2. Провести эксперимент;

3. Рассчитать коэффициенты теплопередачи К₁, К₂. Сравнить результаты.

 

Одной из основных задач конвективного теплообмена является определение коэффициента теплоотдачи α.

Это осуществляется с помощью критериальных уравнений, которые составляются согласно теории подобия. Общий вид зависимости между критериями подобия в критериальных уравнениях устанавливается из системы дифференциальных уравнений, математически описывающих исследуемое явление конвективного теплообмена.

Теория подобия дает следующее критериальное уравнение для вынужденной конвекции:

Nu = C Reⁿ, Pr^m, Gr^k (2)

где – критерий (число) Нуссельта; Rе = wl/ – критерий (число) Рейнольдса; – критерий (число) Прандтля; – критерий Грасгофа; l – характерный размер, м; w – скорость жидкости м/с; – коэффициент кинематической вязкости м²/с; α – коэффициент температуропроводности, м²/с; g = 9, 81 – ускорение свободного падания м/с²;

Для газов

, 1/⁰С. (3)

где = (t_ст + t_ж)/2 – средняя температура пограничного слоя, ⁰С;

С, n, m, k- постоянные коэффициенты, определяемые из эксперимента.

Гладкая труба.

При d₂/d₁ < 1, 5 коэффициент теплопередачи для цилиндрической стенки можно приближенно рассчитывать по формуле для плоской стенки:

, (4)

где δ _ст – толщина стенки, м; λ _ст –коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м²К).

Для вынужденной конвекции при ламинарном течении жидкости в трубе, для которого Rе₁ < 2300, средний по поверхности трубы коэффициент теплоотдачи α ₁ может быть определен по уравнению:

Nu₁ = 1, 55 (Pe₁ (d/l)^⅓ (μ _ст/μ _ж))^{0, 14} ε, (5)

где Pe₁ = (w₀d₁/α _ж) – критерий Пекле: Nu₁ = (w₀d₁/λ _ж) – число Нуссельта, w – скорость жидкости, (м/с); μ _ст – динамическая вязкость жидкости при температуре стенки: ε – поправочный коэффициент, который принимается равным единице при соотношении l/d в лабораторной установке.

Теплофизические характеристики жидкости, входящие в критерии Nu₁, Ре₁ берут при средней температуре жидкости в трубе на входе и выходе.

Теплоотдача от наружной поверхности трубы к воздуху в данной лабораторной работе происходит посредством естественной конвекции. При малых температурных напорах вокруг трубы образуется слой нагретого воздуха. Этот режим теплоотдачи называется пленочным. При этом Gr₂ Pr₂ < 1, Nu₂ = 0, 5 и α ₂ = 0, 5 (λ _в/d₂), где λ _в - коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м К). Теплоотдача в данном случае определяется теплопроводностью воздуха. При увеличении температурного напора от стенки к воздуху возможно разрушение ламинарного течения вокруг трубы. В этом случае расчет коэффициента теплоотдачи α ₂ производится по формуле:

Nu₂ = 1, 18 (Gr₂ Pr₂)^⅛ , (6)

где Gr₂ = gβ Δ td / , Pr = v_в/α _в = μ _в c_p.в/λ _в, Nu₂ = α ₂d₂/ λ _в; Δ t = t_ст – t_в; t_в – температуры воздуха, ⁰С.

Оребренная труба

Тепловой поток через внутреннюю поверхность трубы равен:

Ф = α ₁ (t_ж – t_ст) А₁, (7)

где А₁ = π ld₁ – площадь внутренней поверхности трубы, м²; α ₁ – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубы, Вт/(м²К); t_ст – температура стенки трубы, ⁰С; t_ж – температура жидкости в трубе, ⁰С; l – длина трубы, м.

Тепловой поток через внешнюю оребренную поверхность трубы равен:

Ф = α ₂ (t_ст – t_в) А, (8)

α ₂ - коэффициент теплоотдачи на внешней оребренной поверхности трубы Вт/(м²К); t_ст – температура стенки трубы, ⁰С; t_в – температура воздуха около трубы, ⁰С; А – суммарная площадь ребер и поверхности трубы между ребрами (А = А₁ + А₂); А₁ – площадь внешней поверхности гладкой части трубы равная А₁ = π d₂l – δ π d₂n (n – число ребер, δ – толщина ребра), м; А₂ – площадь поверхности ребер, равная А₂ = 2 (d – d )/4 + δ π d_рn; d_р – наружный диаметр ребер, м.

Температуру на внешней поверхности трубы можно принять равной температуре на внутренней ее поверхности t_ст, так как величина термического сопротивления теплопроводности медной тонкостенной трубы на несколько порядков меньше величины термического сопротивления теплоотдаче на внешней ее поверхности.

Средняя по длине трубы температура оребренной поверхности определяется из соотношения:

t_ст = (t_ст.н + t_р1 + t_ст.к2)/3, (9)

где: t_ст.н – температура внешней поверхности трубы на входе жидкости в оребренную часть трубы, ⁰С; t_ст.к – температура внешней поверхности трубы на выходе жидкости из оребренной части трубы, ⁰С; t_р1 – температура на большем радиусе круглого ребра, ⁰С.

Пренебрегая термическим сопротивлением стенки, запишем уравнение теплоотдачи для внутренней и наружной поверхности оребренной трубы в виде:

Ф = α ₁ (t_ж – t_ст) А₁, (10)

Ф = α ₂ (t_ст – t_в) А₂, (11)

Из совместного рассмотрений уравнений (11) и (12) получаем:

Ф = K_ор (t_ж – t_в) А₁, (12)

где: K_ор – коэффициент теплопередачи оребренной трубы, Вт/(м² К); А₁/А₂ – коэффициент оребрения.

, (13)

где: А₁/А₂ – коэффициент оребрения.

Тепловой поток Ф (Вт), отдаваемый жидкостью в трубе, рассчитывается из соотношения:

Ф = Gc_р (t_н – t_к)/3600, (14)

где: G – расход жидкости, кг/ч; t_н – температура воды на входе в гладкую или оребренную трубу, ⁰С; t_к – температура воды на выходе из гладкой или оребренной трубы из трубы, ⁰С.

Порядок выполнения работы

1. Включить электропитание установки переключателем «Сеть»;

2. Закрыть кран К₃;

3. Включить циркуляционный насос переключателем «Насос»;

4. Медленно открывая кран К₁, установить объемный расход воды через трубу, соответствующий 10- 15 см³/с.

5. Включить электрический водоподогреватель переключателем «Нагрев»;

6. Включить измеритель температуры 2 и у становить на нем соответствующий режим работы: 1 канал измеряет температуры t₁, t₂, t₃, t₄, t₅, t₆, t₇.

7. Дождаться установления стационарного режима и произвести отсчет температур.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А1 Теплофизические характеристики воздуха

t, 0С	Воздух
η 105, кг/м с	105, м2/с	λ 103,
	1, 721	1, 331	21, 36
	2, 192	2, 316	27, 40
	2, 604	3, 489	32, 91
	2, 973	4, 824	38, 28
	3, 308	6, 304	43, 45
	3, 617	7, 918	48, 38
	3, 905	9, 653	53, 22
	4, 175	11, 503	57, 81
	4, 430	13, 460	62, 21
	4, 672	15, 52	66, 40
	4, 904	17, 68	70, 50
	5, 125	19, 93	74, 32
	5, 338	22, 27	78, 10

Таблица А2 Теплофизические характеристики воды на линии насыщения

t, 0C	Рабс, ат	ср,	λ,	μ , 106, кг·сек/м2	Pr	103, м3/кг
	0, 0062	1, 006	0, 474	182, 3	13, 7	1, 0002
	0, 0125	1, 001	0, 494	133, 1	9, 52	1, 0004
	0, 0238	0, 999	0, 515	102, 4	7, 00	1, 0018
	0, 0432	0, 997	0, 531	81, 7	5, 41	1, 0044
	0, 0752	0, 997	0, 545	66, 6	4, 3	1, 0079
	0, 126	0, 997	0, 557	56, 0	3, 54	1, 0121
	0, 203	0, 998	0, 567	47, 9	2, 98	1, 0171
	0, 318	1, 000	0, 574	41, 4	2, 55	1, 0228
	0, 483	1, 002	0, 580	36, 2	2, 21	1, 0290
	0, 715	1, 005	0, 585	32, 1	1, 95	1, 0359
	1, 03	1, 008	0, 587	28, 8	1, 75	1, 0435

 

 

СД. 02 Источники и системы теплоснабжения предприятий

123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. D.3. Системы эконометрических уравнений
2. I.Расчет подающих трубопроводов системы горячего водоснабжения при отсутствии циркуляции.
3. II. Исторические источники современного кризиса и перспективы на будущее
4. III. Системы теплоснабжения и отопления
5. IV. Движение поездов при неисправности электрожезловой системы и порядок регулировки количества жезлов в жезловых аппаратах
6. V1: 2. Основные этапы становления и развития финансовой системы России
7. V2: 2.1 Становление и развитие финансовой системы России до сер. ХIХ в
8. VII. Системы программирования
9. А. Терминология и терминологические системы родства
10. Абсолютная чувствительность сенсорной системы
11. Автоматизированные диагностические системы
12. Автоматизированные информационные поисковые системы.