Методика проведения эксперимента

Опыт проводится для заданных значений расходов горячего и холодного теплоносителей для прямотока или противотока. Значения расходов теплоносителей и характерих движения, прямоток или противоток, задаются преподавателем. Опыт проводится в следующем порядке.

Путем закрытия и открытия соответствующих кранов 4,5,6 и 7 организуется заданный характер движения теплоносителей и устанавливаются с помощью кранов 2 и 3 заданные для них расходы. Включается потенциометр 10 и производится наблюдение за его показания­ми. После выхода установки на стационарный режим работы, о чем бу­дет свидетельствовать постоянство температур теплоносителей в течение достаточно продолжительного промежутка времени, фиксируют значения расходов теплоносителей и ах температуры на входе и выхо­деиз теплообменника. После снятия значении указанных параметров установку отключают.

6. Методика обработки экспериментальных данных

По данным опыта на основании уравнения теплопередачи (15.5) определяют экспериментальное значение коэффициента теплопередачи как

. (15.13)

Входящий в это уравнение тепловой поток определится из урав­нения теплового баланса:

, (15.14)

где G и с- массовый расход и теплоёмкость теплоносителя, протекающего в трубном пространстве; и - большее и меньшее значение температуры теплоносителя, протекающего в трубах. Опреде­ление теплового расхода по потоку теплоносителя в трубах позволяет исключить влияние тепловых потерь на точность определения коэффи­циента теплопередачи. Средняя движущая сила процесса теплопередачи находит­ся с помощью уравнения (15.6) после предварительно построенно­го графика изменения температуры вдоль поверхности теплообмена и определения по нему значений величин и как это показано на рис.15.2.

Поверхность теплообмена для исследуемого теплообменника оп­ределяется как

 

, (15.15)

где - средний диаметр трубы;

и - наруж­ный и внутренний диаметр трубы;

n- число труб в пучке.

При определении расчетного значения коэффициента теплопере­дачи необходимо предварительно на основании уравнений (15.8) и (15.9) определить средние температуры теплоносителей и построить нагрузочную характеристику. Для определения коэффициентов теплоот­дачи со стороны трубного пространства, требующихся в ходе построе­ния нагрузочной характеристики, модно воспользоваться критериальными зависимостями, приведенными в / 2, стр.152-156 /. Эти же критериальные зависимости, как это было указано ранее, могут быть ис­пользованы и для определения коэффициентов теплоотдачи со стороны межтрубного пространства, если в испытуемом теплообменнике отсутствуют перегородка и его продольные размеры таковы, что в межтрубном пространстве теплоноситель течет вдоль труб. При этом в ука­занных критериальных зависимостях в качестве характерного линейно­го размера следует воспользоваться не внутренним диаметром труб, а эквивалентным диаметром для поперечного сечения межтрубного про­странства:

,

где - площадь живого сечения межтрубно­го пространства,

Д - смоченный периметр межтрубного простран­ства и внутренний диаметр кожуха.

Если длина труб испытуемого кожухотрубчатого теплообменника мала или в межтрубном пространстве установлены поперечине перегородки и в нем осуществляется поперечное обтекание пучка гладких труб, то коэффициент теплоотдачи со стороны межтрубного пространства сле­дует определять о помощью критериальных зависимостей / 2, cтp. 150-157/.

Из средних температур теплоносителей и после определения с помощью нагрузочной характеристики температуры стенки находится с помощью указанных выше критериальных зависимостей коэффициент теплоотдачи и и определяется по уравнений (15.6) расчет­ной значение коэффициента теплопередачи К_р

Так как нагрузочная характеристика дозволяет одновременно оп­ределись не только температуру стенки, но и действительный тепло­вой поток, то расчетное значение коэффициента теплопередачи можно определять и как

, (15.16)

где - тепловой поток, определяемый точкой пересечения кривых на нагрузочной характеристике.

Экспериментальные и расчетные значения коэффициента теплопе­редачи оцениваются степенью их расхождения как

.

где -абсолютное значение разности расчетной и экспериментальной величины коэффициента теплопередачи.

Контрольные вопросы

1) Основные термины и понятия тепловых процессов.

2) Конструкция кожухотрубного теплообменника.

3) Уравнений теплоотдачи и теплопроводности плоской стенки.

4) Уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи.

5) Средняя движущая сала (средняя разность температур) тепловых процессов.

6) Числа подобия и критериальные уравнения тепловых процессов.

7) Средние температуры теплоносителей.

8) Нагрузочная характеристика теплообменника и методика определения истиной температуры стенки и коэффициента теплопередачи.

9) Результаты анализа экспериментальных и расчетных величин.