ЗАВДАННЯ. до лабораторної роботи

до лабораторної роботи

Експеримент1. моделювання руху і нагрівання рідини (вода) у трубі (мал.1).

Експеримент2 - моделювання руху і нагрівання рідини (вода) у трубі з діафрагмою(мал.2).

Рис.1 модель для експеримента 1 Рис.2 модель для експеримента 2

Вихідні дані:

1. внутрішній діаметр труби D=(20+3*N)мм, де N-номер студента в списку групи;
2. довжина труби L= 10*D;
3. діафрагма(шайба) встановлюється на відстані =D від торця труби
4. діаметр отвору діафрагми =D/2;
5. потік=вода
6. швидкість потоку = (0,5+0,2*N) м/сек;
7. початкова температура потоку = 293.2К;
8. температура внутрішньої стінки труби=(290+50*N)K.

Завдання:

1. виконати вимір швидкості потоку, тиску, в 7-ми крапках у режимі Point Parameters по графіках, отриманим у режимі Cat Plot;
2. побудувати графік ліній струму (режим Flow Trajectories);
3. побудувати графіки обмірюваних параметрів(швидкість і тиск);
4. визначити перепад тиску, максимальну швидкість потоку.
5. виміряти середню температуру наприкінці труби і обчислити величину теплового потоку, отриманого потоком води;
6. обчислити Похибка моделювання.

Результати:...……………………………………………………………………………......

Звіт (на папері, дивитися зразок) містить фото труби з розмірами, графіки (пункт2), результати (пункт3) і висновки.

Електронний звіт (Power point) містить фотографії моделі і всіх графіків.

2.2 Дослідження процесу руху і нагрівання рідини в моделі

теплообмінного апарата

У даній лабораторній роботі досліджуються процеси:

- руху потоку води в теплообмінному апараті (виміряється перепад тиску, швидкість руху);

- нагрів потоку (задається температура внутрішніх стінок трубок);

а також обчислюється значення теплового потоку, отриманого потоком води.

Для дослідження будуємо спрощену модель теплообмінного апарата. Спрощення (для навчального процесу) викликано необхідністю скорочення часу проведення експерименту студентом на комп'ютері.

Побудова моделі апарата починаємо з моделювання всіх деталей.

Для приклада берем такі вихідні дані для моделювання:

Геометричні: d_трубки= 30 мм.; L_трубки=300 мм.; товщина стінки трубки=2 мм.;

D_{патрубка} =2* d_трубки; L_{патрубка} =1,5*Dпатрубка;

D_камери = 200 мм.; H_камери =100 мм.;

Фізичні: витрата потоку (води) на вході = 0.75 кг/сек;

температури води на вході 293,2К;

температура внутрішної стінки труби = 500К.

Першою робимо трубну решітку. Вона визначить геометрію U-образних трубок.

Рис.1 Ескіз трубної решітки Рис.2 Трубна решітка макета

Розміри 132 і 66 необхідні для побудови моделей трубок.

Рис.3 Трубка 1 Рис.4 Трубка 2

Виконаємо збірку трубної системи.

Рис.5 Деталі трубної системи Рис.6 Трубна система збірна

Зробимо камеру з перегородкою і вхідним та вихідним патрубками.

Рис.7 Камера з перегородкою Рис.8 Камера в зборці з патрубками

.

мал. 9 Макет теплообмінного апарата. мал.10 Граничні умови на вхідному

і вихідному патрубках.

Для зручності перегляду результатів експерименту всі деталі робимо прозорими.

Граничні і початкові умови задаємо такж як у лабораторної роботі №1. Єдина відмінність - замість швидкості потоку задаємо витрату в кг/сек.

Графіки розподілу параметрів, що характеризують фізичний процес у теплообмінному апарату будуємо на січних площинах. Для нашого завдання такою площиною є площина «праворуч».

Рис.11 Розподіл тиску Рис.12 Розподіл швидкості..

Перепад тиску становить 1 кПа, Максимальна швидкість (у трубках) більш ніж в 2

разу вище швидкості потоку на вході.

Рис.13 Нагрівання потоку. Т_вих=350К Рис.14. Лінії току.

Рис.15 Лінії току на вході і виході. Більша турбулентність у вхідній і вихідній камерах.

Обчислимо тепловий потік, що виділяється одним квадратним метром внутрішньої поверхні труб теплообмінника.

Для цього:

1. По перепаду температур визначимо тепловий потік, отриманий потоком води:

Т=350К-293.2К=56,8 град

Q= Cp*G* Т = 42,6 КВт.

2. Для того, щоб обчислити тепловий потік, що виділяє 1м² поверхні теплообміну виміряємо площу внутрішньої поверхні трубок моделі теплообмінника.

Поверхня U-образної трубки складається з 3-х частей-2-х лінійних і однієї із заокругленням. Поверхні 2-х трубок можна обчислити: Sтр=4*S_лін+S_{заокругл}1+ S_{заокругл} 2

Для нашої моделі тр=4*24503мм² +8468мм² +16938мм²= 0.123м²

Площа поверхні труб (внутрішня) моделі =0.123 кв.м.

Отже 1 кв.метр поверхні труби виділяє 42,6*(1/0,123)=353,5 кВт.

Результати:

1. Середня температура води на виході ТОА = 350К.
2. Тепловий потік, сприйнятий потоком води =42.6 кВт.
3. Тепловий потік 1 кв. метра поверхні труб = 353.5 кВт.

Дата добавления: 2014-11-29