ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ПРИ ТЕПЛООБМЕНЕ МЕЖДУ СИСТЕМАМИ ПАР-ЖИДКОСТЬ И ЖИДКОСТЬ-ГАЗ

1.1 Цель работы

Целью данной работы является испытание рекуперативного теплообменного аппарата при стационарном режиме теплообмена и получение основных характеристик его работы.

1.2 Порядок проведения работы

1) По заданию преподавателя устанавливают расход воды вентилем ВР1 по прибору (рекомендуемый расход 50 л/час).

2) Переключатель «противоток-выкл.-прямоток» устанавливают в положении «противоток».

3) По заданию преподавателя с помощью переключателя «Расход воздуха» устанавливают расход воздуха с помощью вентиля ВР2 (рекомендуется положение «3»).

4) Через 15-20 мин. приступают к снятию показаний прибора, замеряющего входные и выходные параметры теплообменников А1, А2 и записывают их в таблицы 1.1 -1.3 (для увеличения точности эксперимента показания снимают » 3¸ 5 раз с интервалом 0, 5¸ 1 мин, а затем усредняют).

5) Записывают показание прибора замеряющего потребляемую мощность парогенератором.

 

Таблица 1.1 - Теплообменник А1

Мощность, потребляемая парогенератором N, Вт	Объемный расход воды, л/час	Массовый расход воды GB, кг/с	Температура, оС
конденсации пара	воды
вход/выход t1	вход t2	выход t3

 

 

 

Таблица 1.2 – Теплообменник А2

Схема подключения	Перепад давления на диафрагме, Па	Массовый расход воздуха Gвозд, кг/с	Температура, оС
воды	воздуха
вход t3	выход t4	t5	t6
противоток
прямоток

 

Таблица 1.3 – Теплообменник А2

Схема подключения	Температура, оС
Поверхность теплообменника	Поверхность теплоизоляции
t7	t8	t9	t10
противоток
прямоток

 

1.3 Обработка результатов измерений

1)Вычислить количество теплоты , полученное водой в теплообменнике А1 по формуле:

, Дж/с (1)

где с_в = 4186 Дж/(кг× К) – теплоемкость воды.

2) Используя замеренную мощность, потребляемую парогенератором из электрической сети, определить общие потери тепла в окружающую среду Q_потерь через поверхность теплоизоляции контура парогенератор - теплообменник А1 по формуле:

, Дж/с (2)

3) Считая, что потери тепла через теплоизоляцию теплообменника А1 составляют 20% (по площади теплоизоляции) от общих потерь тепла, определяют:

4) Используя характер изменения температур теплоносителей в случае конденсации горячего теплоносителя, определить среднюю разность температур по формуле:

, ^oC (3)

5) Вычислить значение коэффициента теплопередачи К₁для теплообменника А1 по формуле:

, Вт/(м²× К ) (4)

где F₁ = 0, 03 м² - расчетная поверхность теплообменника.

6) Для теплообменника А2 вычислить:

а) количество тепла , переданного водой:

, Дж/с (5)

б) количество тепла Q_возд., полученное воздухом при противотоке:

, Дж/с (6)

и прямотоке:

, Дж/с (7)

где с_возд. = 1005 Дж/(кг× К) - теплоемкость воздуха.

7) С учетом схем движения теплоносителей («противоток- прямоток») построить графики изменения температур теплоносителей по длине теплообменника А2. Ориентируясь по схемам, подсчитать значения больших и меньших разностей температур между теплоносителями и вычислить значения средних разностей температур и , в зависимости от отношения :

как среднеарифметические:

как среднелогарифмические (прямоток и противоток):

а) противоток - Dt_б(м) = t₃ – t₅, Dt_м(б) = t₄ – t₆; (8а)

б) прямоток - Dt_б = t₃ – t₅, Dt_м = t₄ – t₆. (8б)

8) Вычислить значения коэффициентов теплопередачи К₂для теплообменника А2:

а) противоток – , Вт/(м²× К ); (9а)

б) прямоток – , Вт/(м²× К ). (9б)

где F₂ = 2, 5 м² - расчетная поверхность теплообмена.

9) Оценить соотношения величин термических сопротивлений при теплопередаче между системами «пар-жидкость», «жидкость-газ» через отношение коэффициентов .

10) Для одной из выбранных схем движения теплоносителей определить потери тепла в окружающую среду через поверхность теплоизоляции теплообменника А2 , Дж/с:

, Дж/с (10)

11) Для выбранной схемы движения теплоносителей определить среднюю температуру поверхности теплообменника А2 и среднюю температуру поверхности теплоизоляции теплообменника А2 :

(11)

12) По потерям тепла используя закон теплопроводности для стационарного процесса, определить коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции l, Вт/(м× К):

(12)

где d=0, 013 м – толщина слоя теплоизоляции,

=0, 975 м² – площадь внешней поверхности теплоизоляции.

 

13) Результаты вычислений занести в таблицу 1.4

Таблица 1.4 – Результаты вычислений

№ п/п	Наименование	Обозначение	Теплообменник
А1	А2
	Система	пар-жидкость	жидкость-пар
	Поверхность теплообменника, м2	F
	Тепловая нагрузка (с учетом тепловых потерь), Вт	Q
	Средняя разность температур, 0С а) противоток А2; б) прямоток А2
	Коэффициент теплопередачи, Вт/(м2× К)	K
	Отношение термических сопротивлений	K1/K2
	Коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции, Вт/м× К)	l

 

 

1.4 Содержание отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

– цель и содержание работы;

– схему установки, краткое ее описание;

– основные расчетные зависимости;

– таблицы экспериментальных и расчетных величин;

– выводы о величинах термических сопротивлений при теплообмене между различными средами;

– выводы о качестве теплоизоляции аппаратов.

 

1.5 Контрольные вопросы

1. Какие способы передачи тепла Вы знаете?

2. Как разделяются по принципу действия теплообменные аппараты?

3. Понятия теплопередача и теплоотдача, в чем их различие?

4. С помощью каких уравнений определяется тепловая нагрузка теплообменного аппарата и затраты энергии на проведение процесса?

5. Что понимается под скоростью теплового процесса?

6. Что является расчетной геометрической характеристикой теплообменного аппарата и как она определяется?

7. Что является движущей силой теплового процесса и как определяется средняя движущая сила?

8. Что такое термическое сопротивление процесса теплопередачи, из каких составляющих оно складывается, коэффициент теплопередачи, их физический смысл?

9. В каком случае при теплообмене между различными системами: «пар-жидкость», «пар-газ», «жидкость-газ», термическое сопротивление является минимальным, а в каком максимальным при равных условиях теплообмена, чем это обусловлено?

10. Чем объясняется столь большая разница в площадях теплообмена испытанных теплообменников?

 

Лабораторная работа № 2

123Следующая ⇒

Поделиться: