Програма роботи

Мета роботи

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

Репертуарные списки.

Список учебной литературы.

1. Хрестоматия для учащихся 3-4 классов.

2. М.Литвак «Хрестоматия для учащихся 3-5 классов сборник пьес и ансамблей.

3. Г. Телеманн «Соната» 1,2,3 часть.

4. Ф. Диабелли «Сонатина» 1.2,3 часть

5. В. Щёлоков «Концерт № 3»

6. В. Щёлоков «концерт детский № 4»

7. Л.В. Бетховен «Сонатина» 1,2,3 часть.

8. Популярные пьесы для трубы выпуск первый

9. Популярные пьесы для трубы выпуск 2. «Как дух Лауры».

10. С. Болотин «Переложение обработки для трубы и фортепиано» редакция Орвида.

11. Г. Перселл «Соната для трубы и струнных инструментов» 1,2,3 часть.

Пятый класс.

1. В. Моцарт «Вальс»

2. Е. Ботяров «Песня в пути»

3. Д. Кабалевский «Хоровод»

4. М.Глинка «Краковяк»

5. Д. Кабалевский «Вприпрыжку»

6. Л.Коган «В дорогу»

7. М. Литвак «На катке»

8. М. Литвак «Раздумье»

9. Литвак «Лебедь»

10. М.. Литвак «Павлин»

11. М. Глинка «Жаворонок»

12. Дж. Россини марш из увертюры к опере «Вильгельмтель»

13. Чешская народная песня

14. Г. Пёрсел«Трубный глас»

15. И. Брамс «Петрушка»

16. М. Глинка «Ты, соловушка, умолкни»

17. М. Блантер «Колыбельная»

Шестой класс.

1 В. Щёлоков «Сказка»

2 А. Гречанинов «На велосипеде»

3 Л. Бетховен «Край родной»

4 М. Глинка «Ходит ветер у ворот»

5 В. Щёлоков «Проводы в лагерь» из «Пионерской сюиты»

6 А. Спедиаров «Восточная мелодия»

7 В. Ахмедов «Весёлое утро»

8 Д. Верди марш из оперы «Аида» фрагмент

9 Г. Дмитриев «Старинный танец»

10 Б. Асафьев «Скерцо»

11 Ф. Шуберт «Баркарола»

12 С. Болотин «Бег»

13 В. Косенко «Скерцино»

14 Г. Телеман Соната 2 часть

15 А. Диабелли Сонатина 2 часть

16 А. Казелла Жига

17 З. Фибих «Поэма»

18 М. Мусоргский Вступление к 5 сцене 4 действия оперы «Хованщина»

Седьмой класс.

1 Л. Чумов «Жонглёр»

2 С. Прокофьев «Пятнашки»

3 Н. Мясковский «Воспоминание»

4 Ф. Пуленк «Пастораль»

5 П. Чайковский «Неаполитанская песенка»

6 М. Регер «Вечерняя песня»

7 К.Караев танец из балета «Семь красавиц»

8 М. Раухвергер «Шутка»

9 Л. Андерсон «Колыбельная трубача»

10 П. Чайковский Песня Менестреля из оперы «Орлеанская дева2

11 В. Калинников «Грустная песенка»

12 Г. Телеман Соната 1-2-3 часть

13 А. Диабелли 1-2-3 часть

14 Н. Раков Вокализ

15 Л. Бетховен Сонатина

16 А. Луппов Скерцо

17 О. Респини «Снегопад»

18 Ш. Гуно «Серенада»

19 Г. Гендель «Ария»

20 М. Глинка «Северная звезда»

21 В. Моцарт «Аллегро» из первой сонаты для ф-но

22 Г Пёрселл Соната для трубы и струнных инструментов

«Випробування теплообмінного апарата типу «труба в трубі»

Вивчити методику випробування, експериментально визначити раціональні режими роботи теплообмінника.

1. Вивчити теоретичні аспекти теплового розрахунку теплообмінних апаратів.

2. Вивчити методику випробування теплообмінника.

3. Вивчити конструкцію лабораторної установки для випробування теплообмінника і правила її експлуатації.

4. Провести випробування теплообмінника при роботі його по прямоточній і протиточній схемах.

5. Зробити опрацювання дослідних даних і проаналізувати результати. Виявити раціоальні режими роботи теплообмінника.

3. Вказівки по підготовці до роботи

1. По рекомендованій літературі [1] с.112-115, с.225-227 вивчити позааудиторно основні теоретичні питання, що характеризують роботу теплообмінників.

2. У лабораторії теплотехніки вивчити конструкцію і умови експлуата-ції лабораторної установки.

3. Підготувати таблицю для запису результатів вимірів і обчислень (табл. 1).

4. Оснащення робочого місця

Робоче місце забезпечується лабораторною установкою (рис. 5), плакатами і схемами. Для досліду використовується модель теплообмінника типу «труба в трубі», обладнана регулювальною арматурою і контрольно-вимірювальними приладами.

5. Вказівки по виконанню роботи, аналізу результатів і складанню звіту

По плакатам та установкам виконати пункти, які зазначено в програмі роботи. По результатам випробування провести розрахунок основних показників теплообмінного апарату і оформити звіт. Звіт по роботі повинний містити схему лабораторної установки, таблицю результатів вимірювань та обчислень основних показників, аналіз і висновки.

6. Теоретичні аспекти теплового розрахунку теплообмінних апаратів

Класифікація

Теплообмінником називають апарат, у якому здійснюється теплообмін між двома або декількома теплоносіями, або між теплоносіями і твердими тілами (стінкою, насадкою). В окремому випадку роль теплоносіїв і твердих тіл, які беруть участь у теплообміні, може виконувати і середовище, яке оточує апарат.

Теплообмінники можна класифікувати за принципом дії, призначенням, способом організації руху теплоносіїв і іншими ознаками.

Змішувальні теплообмінники. У даних теплообмінниках теплопередача відбувається при безпосередньому змішуванні теплоносіїв. Ці апарати прості, компактні і використовуються в тому випадку, якщо не потрібен подальший поділ теплоносіїв (наприклад, нагрів води водяною парою або гарячою водою). Так, при обігріві теплиць, а також у системі водяного опалення будинків гарячу воду з котельні або від ТЕЦ змішують з охолодженою зворотньою водою, що повертається від споживача.

Рекуперативні теплообмінники. У цього виду теплообмінників передача теплоти від гарячого теплоносія до холодного здійснюється через поділяючу їх стінку.

Найпростішим рекуперативним теплообмінником є теплообмінник типу «труба в трубі» (рис. 1). Поверхнею теплообміну в ньому є бічна поверхня внутрішньої труби. Перевага апарата - простота конструкції, недолік - громіздкість при великих поверхнях теплообміну, тому апарат застосовують при невеликих поверхнях теплообміну.

Рис. 1. Схема протиточного теплообмінника типу «труба в трубі»

Подальшим розвитком теплообмінника «труба в трубі» є кожухотруб-ний теплообмінник (рис. 2), що також відноситься до групи рекуперативних. У зовнішню трубу (кожух -1) поміщена вже не одна труба, а пучок труб малого діаметра 3, кінці яких герметично (за допомогою зварювання або вальцювання) закріплені в трубних ґратах 2 (дошках). Трубні ґрати приварені до корпуса апарата (кожухова), і до них через ущільнювальні прокладки за допомогою болтового з'єднання приєднані кришки 4. Теплообмінник має штуцери для входу і виходу теплоносіїв, один із яких рухається по міжтрубному простору, а інший в інших трубах. Перевага апарата: компактність, можливість розвивати великі поверхні теплообміну в одному апараті, зручність в експлуатації, технологічність у виготовленні. Недолік: ускладнене очищення міжтрубного простору. Кожухотрубний теплообмінник є найбільш розповсюдженим типом теплообмінного апарата.

В останні роки широке застосування одержали пластинчасті рекуперативні теплообмінники, що відрізняються компактністю, низьким гідравлічним опором, зручністю очищення поверхонь теплообміну. Питома поверхня теплообміну пластинчастих теплообмінників досягає 1500 м²/м³. Розташовані паралельно одна одній пластини утворюють систему хвилястих каналів шириною 3...6 мм, по яких по обидва боки кожної пластини рухаються теплоносії. Гофрування пластин створює: інтенсивну турбулізацію потоків, що забезпечує високі коефіцієнти теплопередачі [до 3800 Вт(м²·К)].

Рис. 2. Кожухотрубний теплообмінник

Регенеративні теплообмінники. У даних теплообмінниках гарячий і холодний теплоносії по черзі омивають ту саму теплообмінну поверхню. У період контакту з гарячим теплоносієм відбувається розігрів теплоакумулюючої насадки, яка потім у період контакту з холодним теплоносієм віддає йому акумульовану теплоту.

Теплообмінники з проміжним теплоносієм. У цього виду теплообмінників гарячий теплоносій віддає теплоту деякому проміжному теплоносієві (рідині або твердому зернистому матеріалові), а той, у свою чергу, холодному теплоносієві. Цей спосіб теплообміну використовується в тому випадку, коли недоцільно транспортувати гарячий теплоносій на великі відстані або коли неприпустимий безпосередній контакт гарячого і холодного теплоносіїв.

Теплообмінники з внутрішніми джерелами теплоти. У даних теплообмінниках нагрів холодного теплоносія здійснюється не шляхом контакту з гарячим теплоносієм, а за допомогою тепловиділення у самому апараті - за рахунок дії електронагрівача, або генератора струмів високої або надвисокої частоти.

Розрахунок рекуперативного теплообмінника

Розрізняють прямий (конструктивний) і зворотній (перевірочний) розрахунок теплообмінника. При конструктивному розрахунку переважно відомі: витрата теплоносія, що нагрівається, початкова і кінцева температура обох теплоносіїв. У процесі розрахунку вибирають тип теплообмінника і визначають його теплову потужність, витрату гарячого теплоносія і поверхню теплообміну, за якою вибирають габарити апарата. При перевірочному розрахунку відомі тип і розміри теплообмінника, а отже, і поверхня теплообміну, витрати теплоносіїв, їхня початкова температура, питомі теплоємності і коефіцієнт теплопередачі. Потрібно визначити теплову потужність апарата і кінцеву температуру теплоносіїв, тобто перевірити застосовність наявного теплообмінника для конкретних умов.

Розглянемо розрахункові залежності для конструктивного розрахунку теплообмінника при стаціонарному режимі. Тепловий потік, одержуваний холодним теплоносієм, визначається через різницю ентальпій на вході і виході апарата, Вт:

де m₂ - масова витрата холодного теплоносія, кг/с; с_p2 - його середня питома теплоємність в інтервалі температур t_2к…t_2n, Дж/(кг·К); t_2к, t_2n - температура холодного теплоносія на вході і виході апарата, К; h_2к, h_2n - ентальпія холодильного теплоносія на вході і виході апарата, Дж/кг.

Загальний тепловий потік, переданий гарячим теплоносієм (з урахуванням тепловтрат у навколишнє середовище), складає, Вт:

де С= 1,05... 1,12 - коефіцієнт, що враховує тепловтрати в навколишнє середовище.

Витрату гарячого теплоносія знаходимо по рівнянню теплового балансу, вважаючи його агрегатний стан постійним,

звідки

.

Знаючи тепловий потік Q₀ можна розрахувати витрату теплоносія m₁ (кг/с), необхідного для передачі теплового потоку Q₀.

Поверхню теплообміну F, необхідну для передачі теплового потоку Q від гарячого теплоносія до холодного, визначають по рівнянню теплопередачі. У загальному випадку коефіцієнт теплопередачі k і різниця температур теплоносіїв (t₁-t₂) змінюються уздовж поверхні теплообміну, тому рівняння справедливе тільки для диференційного малого елементу поверхні dF:

де Δt=t₁-t₂.

Для одержання виразу для всього теплового потоку проінтегруємо рівняння від 0 до F:

де k - середнє значення коефіцієнта теплопередачі, Вт/м²·К;

Δt _cp - різниця температур теплоносіїв по всій поверхні теплообміну, К.

Характер зміни різниці температур по поверхні теплообміну залежить від схеми руху теплоносіїв: прямотік, протитік, перехресна, змішана (рис. 3).

Рис. 3. Схеми руху теплоносіїв: а - прямотік; б - протитік; в - перехресна; г - змішана

При конструктивному розрахунку теплообмінника поверхню теплообміну визначають по рівнянню:

Для розрахунку теплообмінника необхідно знати середню різницю температур Δt _cp.

Рис. 4. Характер зміни температурного перепаду: а - при прямотоці, б - при протитоці.

На рис. 4 показана зміна поточної різниці температур (температурного перепаду) по поверхні теплообміну для випадків прямоточної і протиточної схем руху теплоносіїв.

Середньологарифмічна величина різниці температур розраховується по рівнянню

де Δt_п - температурний напір на початку поверхні теплообміну;

Δt_к — температурний напір наприкінці поверхні теплообміну.

Кількісний аналіз прямоточної і протиточної схем показує, що при однакових початкових умовах протиточної схема дозволяє нагріти холодний теплоносій до більш високої температури, ніж прямоточної (при прямотоці, як видно з рис. 4 а, кінцева температура холодного теплоносія не може бути вище кінцевої температури гарячого теплоносія). Крім того, середня різниця температур при протитоці вище, ніж при прямотоці, що обумовлює меншу необхідну поверхню теплообміну і, отже, компактність теплообмінника. Прямоточна схема, однак, забезпечує більш м'який режим нагрівання, що істотно для термолабільних продуктів. На практиці частіше використовується протиточна схема руху теплоносіїв.

7. Вказівки по виконанню випробування теплообмінного апарата типу «труба в трубі»

1. Виконати зовнішній огляд і підготувати лабораторну установку до роботи.

2. Переконатися, що усі вентилі закриті, а показання термометрів відповідають вихідним даним.

3. Підготувати теплообмінник до роботі по протиточній схемі.

4. Включити в роботу водонагрівач і спостерігати за роботою теплообмінника до досягнення встановленого режиму, про що можна судити по стабілізації показань термометрів 5, 6, 7, 8. Записати в таблицю кінцеві показання цих термометрів.

5. Закрити вентиль 9, включити секундомір і продовжувати спостереження за роботою теплообмінника в заданому встановленому режимі до повного заповнення мірного бака. У момент закінчення наповнення виключити секундомір, а потім відкрити вентиль 9.

6. Підготувати теплообмінник до роботи по прямоточній схемі.

7. Провести випробування теплообмінника по прямоточній схемі відповідно до пунктів 4 і 5.

8. Записати показники вимірювальних приладів в таблицю 1.

9. Виключити водонагрівач і насоси термостатів.

10. Провести розрахунки основних показників роботи теплообмінного апарату.

11. Побудувати графік розподілу температур теплоносіїв в відповідному режимі роботі теплообмінника по протиточній і прямоточній схемам (рис. 4 а,б).

12. Проаналізувати отримані результати і зробити висновок про раціональну схему руху теплоносіїв у теплообміннику.

13. Звіт по лабораторній роботі повинний містити схему лабораторної установки, таблицю результатів вимірів і обчислень, графіки розподілу температур теплоносіїв при різних схемах роботи теплообмінника, аналіз отриманих результатів і висновки.

Рис. 5. Схема лабораторної установки для випробування теплооб-мінника типу «труба в трубі».

Таблиця 1

Результати вимірів і обчислень, що характеризують роботу теплообмінника типу «труба в трубі»

Величини, які підлягають виміру або обчисленню	Умовні позн.	Чисельнезначення
Робота теплообмінника по протиточній схемі Показання термометрів, ^оС Термометр 8
Термометр 5
Термометр 6
Термометр 7
Різниця температур теплоносіїв, ^оС
Середня логарифмічна різниця температур, ^оС
Робота теплообмінника по прямоточній схемі Показання термометрів, ^оС Термометр 8
Термометр 5
Термометр 6
Термометр 7
Різниця температур теплоносіїв, ^оС
Середня логарифмічна різниця температур, ^оС
Співвідношення між значеннями при роботі за протиточною і прямоточною схемами
Маса води, що нагрівається, за один дослід при встановленому режимі (маса води в заповненому мірному баку), кг
Час заповнення водою, що нагрівається, мірного бака, с
Середній діаметр внутрішньої труби, м
Робоча довжина внутрішньої труби, м
Теплова потужність теплообмінника, Вт
Поверхня нагрівання теплообмінника (по середньому діаметру внутрішньої труби), м^2
Коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м^2. К)

8. Алгоритм розрахунку основних показників

1. Обчислити різниці температур і для обох схем роботи теплообмінника

,

,

,

,

2. Для схем (рис. 4 а,б) визначити значення середньої логарифмічної різниці температур

3. Визначити співвідношення між значеннями при роботі теплообмінника по протиточній і прямоточній схемі.

= .

4. Теплова потужність теплообмінника ,Вт

,

де - теплоємність води.

5. Поверхня нагрівання теплообмінника (по середньому діаметру труби)

6. Коефіцієнт теплопередачі

9. Контрольні питання

1. Назвіть типи теплообмінних апаратів і поясніть принцип їхньої дії.

2. Які існують різновиди теплового розрахунку рекуперативних теплообмінників? Що є метою розрахунку?

3. Напишіть формулу для розрахунку теплового потоку в рекуперативному теплообміннику.

4. Що таке середня різниця температур і як вона розраховується?

5. Як визначається середня логарифмічна різниця температур?

6. Які схеми руху теплоносіїв зустрічаються на практиці?

7. Які вам відомі типи теплообмінників по виду використовуваних у них теплоносіїв?

8. Дайте порівняльний аналіз прямоточної і протиточної схем руху теплоносіїв. Як визначається теплова потужність теплообмінника?

9. Як визначається поверхня нагрівання теплообмінника?

10. Як визначається коефіцієнт теплопередачі по заданій тепловій потужності теплообмінника?

11. Які існують методи інтенсифікації процесів теплопередачі в теплообмінних апаратах?

ЛІТЕРАТУРА

1. Баскаков А.П. и др.Теплотехника. – М.: Энергоиздат, 1982. – 262 с.

2. Бондарев В.А. и др. Теплотехника. – Минск: Высшая школа, 1976. – 380 с.

3. Драганов Б.Х. Теплотехніка. – Київ: Фірма «ІНКОС», 2005. – 400с.

4. Есин В.В. и др. Практикум по теплотехнике и применению тепла в сельском хозяйстве. – М.: Колос, 1971. – 255 с.

5. Захаров А.А. Практикум по применению теплоты в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1985. – 174 с.

6. Михеев М.А. Основы теплопередачи. – М.: ГЭИ 1973 г. – 386 с.

7. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. – М.: Энергоиздат. 1984. – 416 с.

8. Швец И.Т. и др. Теплотехника. – Киев: Вища школа. 1976. – 518 с.

Дата добавления: 2015-06-27