Опис експериментальному установки 4 страница

5. Знайти значення коефіцієнта випромінювання по формулі:

Вт/(м²·К⁴). (11)

де F =π · d · L - робоча поверхня проволікай, м2;

d=2·10^-4 - діаметр проволікай, м;

L = 0,2 - довжина проволікай, м.

6. Визначити значення ступеня чорноти поверхні проволікай:

(12)

7. Дані обчислень занести в таблицю 2:

Таблиця 2.

№ п/п
Чинить опір проволікай, R, Ом
Температура оболонки °К
Потік випромінювання, Q1,2, Вт
Коефіцієнт випромінювання, C1, Вт/(м2·К4)
Ступінь чорноти
Примітка

 

 

5. Звіт про лабораторну роботу

Звіт повинен містити:

1. Короткі теоретичні відомості.

2. Опис і необхідні схеми експериментальної установки.

3. Журнали зміряних і обчислених значень.

4. Виводи про роботу.

 

6. Контрольні питання

1. Які тіла називаються абсолютно чорними?

2. Запишіть і поясніть закон Стефана-Больцмана. Що називається коефіцієнтом випромінювання абсолютно чорного тіла?

3. Як видозмінюється запис закону Стефана-Больцмана, якщо його застосувати до сірих тіл? Що називається коефіцієнтом випромінювання сірого тіла?

4. Що називається ступенем чорноти тіла?

5. Що називається результуючим потоком випромінювання?

6. Опишіть експериментальну установку для визначення коефіцієнта випромінювання.

7. Назвіть вимірювані і підраховувані по формулах величини. Як вони вимірюються? Як підраховуються?

 

 

Лабораторна робота № 6

Дослідження роботи рекуперативного водоводяного

теплообмінного апарату

 

1. Мета і завдання роботи

Дана робота повинна допомогти студеному опанувати теорією процесів теплообміну між двома теплоносіями, ознайомити з методикою експериментального визначення коефіцієнта теплопередачі у водоводяному теплообміннику і прищепити навики до самостійного проведення експериментальних досліджень.

Завданнями даної лабораторної роботи є визначення значень коефіцієнта теплопередачі від тієї, що гріє до води, що нагрівається, в теплообміннику типу «труба в трубі» і встановлення його залежності від схеми, температурного натиску, водяного еквівалента і ін. чинників, досліджуваних в роботі.

До лабораторної роботи слід приступити після опрацьовування наступної літератури:

1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основи теплопередачі. - М.:Энергия,1977, 343с. (га.VIII, §8-1, 8-2).

2. Нащокин В.В. Технічна термодинаміка і теплопередача. М.: Вища школа. 1980, - 469 с. (гл.30).

3. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел Л.С. Теплопередача. - М.: Энер-гоиздат.1981 -417 с. (гл. 19,20).

2. Основні теоретичні положення роботи

 

Теплообмінним апаратом або теплообмінником називається пристрій, в якому здійснюється процес передачі теплоти від одного теплоносія до іншого. Теплообмінники, в яких теплота від гарячого теплоносія до холодного передається через стінку, що розділяє їх, називаються рекуперативними

Якщо в теплообміннику гаряча і холодна рідини протікають паралельно і в одному напрямі, то така схема руху називається прямотком. Якщо рідини рухаються паралельно, але в прямо протилежні напрями (назустріч), то така схема руху називаєте протитечією. Якщо рідини протікають у взаємно перпендикулярному напрямі, то схема руху називається поперечним (перехресним) струмом. Крім таких простих схем рухи здійснюються і складніші: одночасно прямотік і протитечія, багато разів перехресний струм і ін.

Гріючі рідини, що нагріваються, можуть мати різні фізичні властивість, агрегатний стан, температуру, тиск і швидкість руху.

 

 

Поверхня теплообміну також може розрізнятися формою, розмірам, компоновці і т.д.

Унаслідок вищевідзначеного будуть різними як приватні термічно опори тепловіддачі для кожної з двох робочих рідин, так і загальний термічний опір теплопередачі, залежне від них, Отже, різною буде і інтенсивність теплопередачі в теплообміннику.

У даній роботі потрібний досвідченим шляхом досліджувати впливи, які надають зміни схеми руху (прямотік і протитечія) і водяних еквівалентів рідин на інтенсивність процесу теплопередачі в теплообміннику твань «труба в трубі». Інтенсивність процесу теплопередачі характеризується коефіцієнтом теплопередачі між гріючими рідинами, що нагріваються. Визначити цей коефіцієнт можна з наступного співвідношення

Вт/(м²·К)

де Q - кількість теплоти, передавана гарячим теплоносієм холодному через поверхню теплообміну в одиницю часу, Вт; F - розрахункова площа поверхні теплообміну, м²; Δ t -середнєлогарифмічне значення температурного натиску між гріючими рідинами, що нагріваються, радий.

Якщо в експерименті визначити значення величі Q, F і Δ t, то і формулі (1) можна знайти значення коефіцієнта теплопередачі. 3. Опис експериментальної установки

Схема лабораторної установки для дослідження процесів теплопередачі у водоводяному теплообміннику приведена на мал. 1. Установка полягає і теплообмінника 1, ротаметричних витратомірів 2, 3 для вимірювання витрато гарячіше і холодної води, системи з'єднай тільних трубопроводів і шлангів замочно-регулюючої арматури 5,6, кільцевого перемикача 7, термопара 9-12 і потенціометра 8 для вимірювання температур тепловіддаючої і теплосприймаючої води па вході і виході з теплообмінного апарату.

Теплообмінник 1, є горизонтальний двотрубний елемент, виготовлений з латунної і сталевий співісних трубок, вставлених одна в іншу. Внутрішня латунна труба має діаметри (мм) d₂;/d ₁=16/14 зовнішня сталева труба - Д₂/Д ₁= 26,8/21,2.

Гаряча вода протікає по внутрішній трубці, а холодна в міжтрубному просторі. Робоча довжина секції рівна 950 мм. Для зменшення теплових втрат в навколишнє середовище зовнішня труба із зовнішньої поверхні покритий тепловою ізоляцією.

 

 

Рис, 1. Схема експериментальної установки:

1 - теплообмінник; 2, 3 - ротаметри; 4 - гнучкий трубопровід; 5, 6 - водорозбірний крен; 7 - кільцевий перемикач; 8 - переносний потенціометр постійного струму (ПП-63); 9, 10, І, 12- робочі спаї термопар;

Гаряча вода поступає з центральної тепломережі або з місцевого електроводонагрівача через водорозбірний крап 5 у внутрішню трубу теплообмінника, потім через ротаметр 2 на злив.

Ротаметр є прозорим конічну вертикальну трубку, що розширюється догори, усередині якого співісного на струні розташований поплавець. Вертикальний потік води проходить від низу до верху і обтікає поплавець, який володіє негативною плавучістю і спливає не під дією архімедових сил, а в результаті дії на нього динамічного тиску з боку рухомого потоку. Ця дія залежить від швидкості потоку. При підйомі поплавця за рахунок збільшення зазору між ним і внутрішньою поверхнево конічної трубки швидкість потоку знижується і на деякій висоті під'їла поплавець зупиняється. Ця висота відповідає даній витраті контрольованого середовища. Таким чином, чим більше висота підйому поплавця, тим більше витрата вимірюваного середовища і навпаки. Тарировочна характеристика ротаметра, у вигляді графічної залежності витрати потоку від висоти переміщення поплавця, приведена на установці.

Безперервність і наочність свідчень ротаметра дозволяють контролювати і підтримувати витрату води через теплообмінник постійним протягом всього досвіду

Гаряча вода протікає по теплообміннику завжди в одному напрямі.

 

 

Холодна вода з водопровідної мережі через водорозбірний кран 6 і. ротаметр 3 поступає в міжтрубний простір теплообмінника, а по виходу з теплообмінника - на злив.

Вхідний I і вихідний II штуцери теплообмінника виконано ідентичними, трубопровід 4 виконаний гнучким так, що його можна під'єднати або до одного, або до іншого штуцера, змінюючи напрям руху холодної води. При прямотоці трубопровід 4 приєднаний до штуцера I, а при протитечії - до штуцера II.

Температура холодної і гарячої води при вході і виході з теплообмінника вимірюється за допомогою хромель-копелевих термопар, гарячі, (робочі спаї) яких закріплені усередині відповідних штуцерів теплообмінника але центру прохідного перетину.

Вимірювання електрорушійної сили термопар проводиться лабораторним потенціометром типу ПП-63. Зняття свідчень ТЕРМО-ЕРС проводиться послідовно для кожної з чотирьох термопар приєднуваних до потенціометра по черзі за допомогою кільцевого перемикача 7.

Тарировочна характеристика термопар у вигляді табличної залежності температури від ТЕРМО-ЕРС додається до установки.