Після ознайомлення з пристроєм лабораторної установки, необхідно заготовити таблицю 1 (см.табл.П2) для запису вимірюваних величин і перевірити правильність включення вимірювальних приладів.
Відкрити водорозбірний кран 6 і встановити необхідну витрату холодної води. Контроль значення витрати здійснювати по ротаметру 3. Потім відкрити водорозбірний кран 5 і встановити витрату гарячої води
Показання приладів записуються в таблицю 1 після встановлення стаціонарного теплового режиму в теплообміні. Щоб виявити настання стаціонарного теплового полягання в теплообміннику необхідно проводити декілька спостережень свідчень ЕРС термопар через інтервали часу приблизно 2-5 хвилин. Тепловий режим вважається сталим, якщо значення ЕРС відповідних термопар в двох останніх спостереженнях не відрізняється між собою.
Одиничний досвід, слід вважати закінченим після того, як проведено не менш 3-х записів показань всіх приладів через 2-5 хв. при сталому тепловому стані.
Після завершення одного досвіду за допомогою кранів 2 і 3 встановлюються інші витрати води і повторюються вищеописані дії другого досвіду. Всього при прямотоці необхідно виконати 3-4 одиничних досвіду, таких, що мають різні відношення водяних еквівалентів W1/W2 (приблизно у межах від 0,5 до 2,0).
Аналогічно проводиться експеримент і при протитечії. Витрати води і відношення водяних еквівалентів W 1 /W2 при протитечії і прямотоці повинні бути однаковими.
Включення і виключення установки, а також зміни режимів її роботи винні проводиться під спостереженням викладача або лаборанта.
5. Обробка результатів вимірюванні
Як експериментальні дані, отриманих шляхом вимірювань приймаються лише дані, відповідно сталому режиму (тепловому і гідродинамічному) для кожного досвіду. Зазвичай беруть середні значення показань приладів з останніх трьох спостережень, записані але кожному досвіду окремо.
Коефіцієнт теплопередачі теплообмінника обчислюється але формулі (1). Кількість теплоти в одиницю часу, передане гарячою водою і сприйняте холодною водою, визначається з наступного рівняння, теплового балансу.
кВт (2)
де V 1і V 2 - об'ємні витрати відповідно гарячіше і, холодної води, m/c; ρ 1і ρ 2 - щільність відповідно гарячіше і холодно води при температурах, відповідних температурам вимірювання витрат, кг/м3; СР1 і Ср2 - питомі теплоємності гарячої і холодної води, відповідні середнім температурам, кДж/(кг•К), 
і 
- температури гарячої води на вході і виході з теплообмінника. °С; 
і 
- температура холодної води на вході і виході з теплообмінника, °С; Δ Q - кількість теплоти в одиницю часу, що втрачається теплообмінником в навколишнє середовище, кВт.
За наявності ефективної теплоізоляції теплообмінника можна з допустимою погрішністю прийняти Δ Q =0.
Значення щільності ρ 1і ρ 2 беруться з довідкових таблиць (табл.П1) по значеннях температур відповідно на вході холодної (
) і на виході гарячіше (
) води у теплообмінник.
Значення питомих ізобарних теплоємкостей води С р1 і Ср 2, беруться також з довідкових таблиць (табл. П1) по середніх значеннях температур відповідно гарячіше і холодної води.
Середні температури гарячої і холодної води визначаються по формулах:
(3)
Середнє логарифмічне значення температурного натиску між гарячіше і холодною водою обчислюється за формулою
(4)
де 
- найбільший температурний натиск °С; Δtmin - найменший температурний натиск,°С.
При визначенні величин і 
заздалегідь обчислюють значення температурних натисків на вході і на виході з теплообмінника по формулах відповідно:
при прямотоці 
; 
(5)
і при протитечії 
; 
(6)
Як розрахункова поверхня теплообмінник приймається поверхня, обчислена по середньому діаметру внутрішньої трубки теплообмінника
, м2 (7)
де 
- середній діаметр внутрішньої трубки теплообмінника, м; l - робоча довжина теплообмінника, м:
Обчислені за формулами (1) - (6) значення величин необхідно записати в табл. 2, форма якої приведена в додатку (см.табл.П3). Па підставі даних табл. 2 побудувати в зручному масштабі на міліметрівці графіки залежності коефіцієнта теплопередачі К від температурного натиску Δ t, від схеми руху і від відношення водяних еквівалентів W 1 \W2
Проаналізувати дані отриманих таблиць і графіків і зробити узагальнюючі висновки по роботі.
6. Звіт по роботі
Звіт по проведеній роботі повинен містити:
1. Мета і завдання роботи.
2. Принципову схему лабораторної установки і короткий опис її пристрою і дії.
3. Таблиці записів показань приладів і результатів обчислень.
4. Обробку результатів експерименту з викладом формул в буквеному і числовому вигляді, а також з побудовою графіків залежності коефіцієнта теплопередачі від досліджених чинників.
5. Порівняння коефіцієнтів теплопередачі, отриманих для різних умові роботи теплообмінного апарату.
6. Узагальнюючі висновки за наслідками експериментальних досліджень.
7. Контрольні питання для самостійному підготовки і самоперевірки
1. Які апарати називають теплообмінними? Їх класифікація? Привести приклади.
2. Що таке водяний еквівалент 7
3. Як змінюються температури теплоносіїв при різних схемах руху і відносинах водяних еквівалентів?
4. Що називають температурним натиском в теплообміннику 7 Методи визначення середнього температурного натиску?
5. Що називають коефіцієнтом теплопередачі теплообмінника? Його Фізичний сенс і розмірність? Від яких чинників залежить значення коефіцієнта теплопередачі?
6. Види теплового розрахунку теплообмінного апарату?
7. За рахунок яких заходів забезпечується зростання ефективності використання теплообмінних апаратів?
Лабораторна робота №7
Підготувати метод визначення теплопровідності твердого тіла
Додаток
Таблиця Д1.
| t °С | |||||||||
| з, кг/м3 | 999,7 | 998,2 | 995,7 | 992,2 | 988,1 | 983,1 | 971,8 | ||
кДж/(кг • К)
| — | 4,191 | 4,183 | 4,174 | 4,174 | 4,174 | 4,179 | 4,195 | 4,22 |
Фізичні властивості води при тиску Р = 101,3 кПа
Таблиця Д2.
Результати вимірювання величин при виконанні лабораторної роботи
| Схема руху теплоносіїв | №№ дослідів | №№ спостереження в досвіді | Гаряча вода | |||||
| Свідчення ротаметра Н1, мм | Витрати V1, м3/с | ЕРС, мВ | Температури °С | |||||
На вході
| на виході
| На вході
| на виході | |||||
Таблиця П 2. (продовження)
| Холодна вода | |||||
| Свідчення ротаметра Н2, мм | Витрати V2, м3/с | ЕРС, мВ | Температури °С | ||
на вході
| на виході
| на вході
| на виході
| ||
Таблиця П3.
Результати розрахунків величин при виконанні лабораторної роботи
| Схема теплоносіїв | №№ дослідів | Гаряча вода | Q1, кВт | |||
| щільність, , кг/м3
| середня температура t1 cp ,°С | питома теплоємність
Cp1
| водяний еквівалент
W1,
| |||
Таблиця П3. (продовження)
| Холодна вода | Q 2 кВт | |||
| щільність, кг/м3 | середня температура t 2cp,°C | питома теплоємність С p2, кДж/(кг·К) | водяний эквивалент W 2 кДж/(С·К) | |
| ю | І |
Таблиця ПЗ. (продовження)
| W 1 W 2 | Δt', °С | Δt'', °С | Δt, °С | к, Вт/ (м2·К) |
Список використаної літератури
1. В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Суколин.
Теплопередача, 4е издание М. Энерия, 1981 – 416 с.
2. К. А. Михеев, И. Н. Михеева. Основы теплопередачи. М. Энерия 1977 – 344 с.
3. В. А.Осипова. Эксперементалые исследования процессов теплообмена. М. Энерия 1979 – 320 с.
4. В. В. Нащокин. Техническая термодинамика и теплопередача. М. В.Школа 1980. – 469с.
5. В. Й. Лабай. Тепломасообмін. Львів. «Тріада» 2004 – 258 с.
Зміст
Вступ……………………………………………………….……….3
Лабораторна робота №1
Порівняльний метод визначення теплопровідності …………..4
Лабораторна робота №2
Визначення коефіцієнта теплопровідності твердого матеріалу при стаціонарному теплообміні ………………………………7
Лабораторна робота № 3
Визначення коефіцієнтів температуропровідності і теплопровідності твердих матеріалів при нестаціонарному теплообміні ………………………………………………………14
Лабораторна робота № 4
Визначення коефіцієнта тепловіддачі в умовах
природній конвекції …………………………………………………………...25
Лабораторна робота № 5
Визначення коефіцієнта випромінювання твердого тіла
калориметричним методом ………………….………………………………………...34
Лабораторна робота № 6
Дослідження роботи рекуперативного водоводяного
теплообмінного апарату …………………………………………41
Лабораторна робота №7
Підготувати метод визначення теплопровідності твердого тіла …………………………………………………………………48
