Теоретическая оценка коэффициента теплопередачи

Для цилиндрической стенки коэффициент теплопередачи находится из уравнения

(10)

Трубы сделаны из нержавеющей стали l_СТ = 14.4 + 0.016*t. Среднюю температуру стали t найдем следующим образом t = (t`<sub>1</sub>+ t``<sub>1</sub>+ t`₂+ t``₂)/4. Поверхностью теплообмена между теплоносителем является внутренняя труба, у которой d₁ и d₂ это внутренний и внешний диаметры соответственно. Величины a₁ и a ₂ – это коэффициенты теплоотдачи снаружи и внутри трубы. Чтобы оценить их величины необходимо вычислить число Рейнольдса - критерий режима течения. В нашем опыте предполагается, что течение теплоносителей ламинарное.

_, (11)

для труб Re > 4000 соответствует турбулентному течению; w – скорость теплоносителя, м/с (её можно оценить как w=V/F, где F – площадь сечения канала);n - кинематическая вязкость,м²/c (её значение берется из таблиц при средней температуре теплоносителя); l₀ – характерный размер поверхности теплообмена. Для внутреннего контура l₀ – это внутренней диаметр внутренней трубы. Для внешнего контура l₀ – это разность между внутренним диаметром внешней трубы и внешним диаметром внутренней трубы l₀ = d`<sub>1</sub> – d`₂ .

Тогда для внутреннего контура можно записать выражение:

(12)

, а для внешнего

(13)

Поскольку разница между теплофизическими свойствами теплоносителей в средних сечениях каналов и в пристенных слоях отличается мало поправку e_t принимаем равной 1.

Pr – число Прандтля, в нашем случае функция температуры и берется из таблиц при средней температуре теплоносителя.

Nu – безразмерная теплоотдача (число Нуссельта)

(14)

Здесь, l₀ – для внутреннего контура внутренний диаметр внутренней трубы, а для внешнего – l₀ = d`<sub>1</sub> – d`₂; l_Ж – теплопроводность теплоносителя (воды), также берется из таблиц при средней температуре теплоносителя.

Из соотношения (14) определяют α₁ и α₂:

(15)

Критериальные методы оценки весьма неточны, но полученные значения коэффициентов теплопередачи не должны расходиться более чем на 15%.

2. Состав установки и назначение элементов.

1. Рабочий участок (труба а трубе).
2. Водоподогреватель.
3. Насос водоподогревателя.
4. Расширительный бачок водоподогревателя.
5. Вентиль расширительного бачка.
6. Вентиль регулирования расхода горячей воды во внутренней трубе.
7. Радиатор (холодильник) для охлаждения воды, текущей в наружной трубе рабочего участка.
8. Насос холодильника.
9. Расширительный бачок радиатора.
10. Измеритель расхода воды, текущей во внутренней трубе рабочего участка.
11. Измеритель расхода воды, текущей во внешней трубе рабочего участка.
12. Вентилятор радиатора(холодильника) с источником питания.

К1, К2, К3, К4 – вентили, регулирующие режимы течения (прямоток или противоток) и расход воды во внешней трубе рабочего участка.

t₁- температура воды на входе во внутреннюю трубу рабочего участка.

t₂- температура воды на выходе из внутренней трубы рабочего участка.

t₃- температура воды на входе во внешнюю трубу рабочего участка в условиях прямотока.

t₄- температура воды на выходе из внешней трубы рабочего участка в условиях прямотока.

При включении противотока воды во внешней трубе t₃ и t₄ поменять местами.

Дата добавления: 2015-06-27