Экспериментальный метод определения коэффициента теплопередачи

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРИ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ

1. Теоретические основы работы

В данной работе изучается теплообменный аппарат, в котором теплоносители находятся в однофазном состоянии и не контактируют друг с другом непосредственно. Такие аппараты называют поверхностными теплообменниками или рекуперативными. Установка позволяет осуществить две простых схемы движения теплоносителей: прямоточная (теплоносители движутся в одном направлении) и противоточная (теплоносители движутся в противоположных направлениях). Целью данной работы является экспериментальное определенного коэффициента теплопередачи от «горячего» теплоносителя к «холодному» и сравнение его с расчетной величиной.

Тепловой поток, отдаваемый горячим теплоносителем рассчитывается по формуле

(1)

Воспринимаемый тепловой поток холодным теплоносителем считается аналогично

(2)

, где t₁ и t₂ – температуры горячего и холодного теплоносителей соответственно. Индексы «штрих» и «два штриха» - соответствуют условиям на входе и выходе.

Cp₁ и Cp₂ – изобарные теплоемкости теплоносителей (в данном случае величины можно принять равным 4180 Дж/(кг*К), поскольку теплоносителем является вода, а в рабочем интервале температур её теплоемкости слабо отличается от вышеприведенной величины)

G₁ и G₂ – массовые расходы теплоносителей (кг/с)

, (3)

где V – объемный расход (м³/c);

r - плотность воды (принять 994 (кг/м³).

Отношение (4) - КПД теплообменника.

(4)

Тепловой поток в окружающую среду (потери тепла) определяется разностью

. (5)

Для точности дальнейшего расчета воспользуемся средней между ними величиной.

(6)

Уравнение теплопередачи для цилиндрического теплообменника будет выглядеть следующим образом

, (7)

где l – длинна поверхности теплообмена (длинна наименьшей между внутренней и внешней трубой)

Среднелогарифмический температурный напор равен

, (8)

где DT_Б и DT_М – большая и меньшая разница температур в концевых сечениях теплообменника (независимо от схемы движения теплоносителей), то есть

DT₁ = t₄ – t₁ ; DT₂ = t₃ – t₂ , если DT₁ > DT₂ значит DT_Б = DT₁; DT_М = DT₂, тогда коэффициент теплопередачи будет равен:

(9)

Формула (9) используется для экспериментального определения коэффициента теплопередачи.

Дата добавления: 2015-06-27