Общие сведения. Свойства насыщенных паров фреона-12 Температура Давле-ние аб-солют-ное Удельный объем Плотность

РЕКУПЕРАТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 5

Свойства насыщенных паров фреона-12

Температура	Давле-ние аб-солют-ное	Удельный объем	Плотность	Энтальпия	Теплота парооб-разова-ния	Энтропия	Отношение теплоты парообразования к абсолютной температуре
жид-кость	пар	жид-кость	пар	жид-кость	пар	жидкость	пар
t,	T,	р,	v¢,	v¢¢,	r¢,	r¢¢,	h¢,	h¢¢,	r,	s¢,	s¢¢,
°C	K	бар	дм^3/кг	м^3/кг	кг/дм^3	кг/м^3	кДж/кг	кДж/кг	кДж/кг	кДж/(кг×К)	кДж/(кг×К)	кДж/(кг×К)
-10	263,15	2,1910	0,7018	0,07813	1,425	12,80	409,47	568,89	159,39	4,15280	4,75859	0,60597
-9	264,15	2,2700	0,7032	0,07558	1,422	13,23	410,39	569,32	158,93	4,15624	4,75809	0,60181
-8	265,15	2,3520	0,7047	0,07313	1,419	13,68	411,27	569,78	158,51	4,15963	4,75759	0,59796
-7	266,15	2,4353	0,7062	0,07078	1,416	14,13	412,19	570,24	158,05	4,16302	4,75704	0,59402
-6	267,15	2,5215	0,7077	0,06852	1,413	14,60	413,11	570,74	157,63	4,16645	4,75658	0,59013
-5	268,15	2,6088	0,7092	0,06635	1,410	15,08	414,03	571,21	157,17	4,16984	4,75612	0,50628
-4	269,15	2,6999	0,7107	0,06427	1,407	15,57	414,95	571,67	156,71	4,17323	4,75562	0,58238
-3	270,15	2,7928	0,7127	0,06226	1,403	16,07	415,87	572,13	156,25	4,17663	4,75516	0,57853
-2	271,15	2,8870	0,7143	0,06028	1,400	16,59	416,84	572,63	155,79	4,18006	4,75478	0,57472
-1	272,15	2,9857	0,7158	0,05844	1,397	17,11	417,76	573,09	155,33	4,18341	4,75432	0,57091
	273,15	3,0857	0,7173	0,05667	1,394	17,65	418,68	573,55	154,87	4,18680	4,75394	0,56714
	274,15	3,1882	0,7189	0,0596	1,391	18,20	419,60	574,01	154,41	4,19019	4,75348	0,56329
	275,15	3,2934	0,7205	0,05330	1,388	18,76	420,56	574,47	153,91	4,19354	4,75302	0,55948
	276,15	3,4006	0,7220	0,05166	1,385	19,35	421,49	574,93	153,45	4,19693	4,75265	0,55571
	277,15	3,5112	0,7241	0,05012	1,381	19,95	422,45	575,39	152,94	4,20028	4,75227	0,55199
	278,15	3,6244	0,7257	0,04863	1,378	20,56	423,37	575,85	152,48	4,20363	4,75189	0,54826
	279,15	3,7398	0,7273	0,04721	1,375	21,18	424,33	576,31	151,98	4,20702	4,75152	0,54449
	280,15	3,8587	0,7289	0,04583	1,372	21,82	425,30	576,77	151,48	4,21037	4,75118	0,54081
	281,15	3,9797	0,7310	0,04450	1,368	22,47	426,22	577,19	150,98	4,21372	4,75080	0,53708
	282,15	4,1044	0,7326	0,04323	1,365	23,13	427,18	577,65	150,47	4,21707	4,75043	0,53336
10	283,15	4,2301	0,7342	0,04204	1,362	23,79	428,14	578,11	149,97	4,22042	4,75013	0,52971
	284,15	4,3606	0,7358	0,04086	1,359	24,48	429,14	578,53	149,43	4,22377	4,74976	0,52599

Окончание приложения

	285,15	4,4354	0,7380	0,03970	1,355	2,19	430,07	578,99	148,92	4,22712	4,74946	0,52235
	286,15	4,6296	0,7396	0,03858	1,352	25,92	431,03	579,41	148,38	4,23043	4,74909	0,51866
	287,15	4,7681	0,7413	0,03751	1,349	26,66	431,99	579,83	147,84	4,23378	4,74875	0,51498
	288,15	4,9108	0,7435	0,03648	1,345	27,41	433,00	580,33	147,33	4,23708	4,74842	0,51133
	289,15	5,0553	0,7452	0,03547	1,342	28,18	433,96	580,71	146,75	4,24043	4,74812	0,50769
	290,15	5,2041	0,7468	0,03449	1,339	28,99	434,92	581,17	146,24	4,24378	4,74783	0,50405
	291,15	5,3549	0,7491	0,03354	1,335	29,87	435,93	581,59	145,65	4,24709	4,74750	0,50041
	292,15	5,5086	0,7507	0,03263	1,332	30,65	436,89	582,01	145,11	4,25040	4,74720	0,49764
	293,15	5,6669	0,7524	0,03175	1,329	31,50	437,90	582,47	144,57	4,25371	4,74691	0,49321
	294,15	5,5883	0,7547	0,03089	1,325	32,38	438,86	582,84	143,98	4,25705	4,74662	0,48960
	295,15	5,9930	0,7570	0,03005	1,321	33,28	439,87	583,26	143,40	4,26036	4,74633	0,48596
	296,15	6,1610	0,7587	0,02925	1,318	34,19	440,83	583,64	142,81	4,26363	4,74604	0,48236
	297,15	6,3335	0,7605	0,02848	1,315	35,11	441,83	584,06	142,23	4,26694	4,74575	0,47880
	298,15	6,5080	0,7628	0,02773	1,311	36,07	442,84	584,52	141,68	4,27024	4,74549	0,47524
	299,15	6,6857	0,7645	0,02700	1,308	37,04	443,84	584,90	141,05	4,29993	4,74519	0,47164
	300,15	6,8666	0,7669	0,02629	1,304	38,04	444,85	585,27	140,43	4,27686	4,74486	0,46800
	301,15	7,0542	0,7692	0,02560	1,300	39,06	445,85	585,69	139,84	4,28012	4,74457	0,46444
	302,15	7,2435	0,7710	0,02494	1,297	40,10	446,86	586,07	139,21	4,28339	4,74427	0,46088
	303,15	7,4344	0,7734	0,02433	1,293	41,11	447,86	586,49	138,62	4,28674	4,74406	0,45732
	304,15	7,6321	0,7758	0,02371	1,289	42,18	448,87	586,82	137,96	4,29000	4,74369	0,45368
	305,15	7,8352	0,7782	0,02309	1,285	43,31	449,87	587,20	137,33	4,29327	4,74339	0,45012
	306,15	8,0417	0,7800	0,02250	1,282	44,45	450,88	587,58	136,70	4,29649	4,74306	0,44656
	307,15	8,2461	0,7825	0,02192	1,278	42,62	451,92	587,95	136,03	4,29980	4,74281	0,44301
	308,15	8,4596	0,7849	0,02136	1,274	46,81	452,93	588,29	135,36	4,30311	4,74251
	313,15	9,5818	0,7968	0,01882	1,255	53,13	458,08	590,09	132,01	4,31940	4,74097
	318,15	10,810	0,8104	0,01656	1,234	60,38	463,31	591,72	128,41	4,33568	4,73933
	323,15	12,147	0,8244	0,01459	1,213	68,56	468,54	593,10	124,56	4,35189	4,73741
	328,15	13,600	0,8410	0,01316	1,189	75,98	474,16	595,07	120,91	4,36876	4,73728
	333,15	15,182	0,8568	0,01167	1,167	85,69	479,68	596,58	116,90	4,38509	4,73850
	338,15	16,883	0,8741	0,01036	1,114	96,52	485,33	597,96	112,63	4,40142	4,73452

Цель работы: определение эффективности водо-водяного рекуперативного теплообменника, экспериментальное нахождение коэффициента теплопередачи, сравнение прямотока и противотока.

Теплопередача или теплообмен – учение о самопроизвольных, необратимых процессах распространения теплоты в пространстве. Под процессом распространения теплоты понимается обмен внутренней энергией между отдельными элементами и между областями рассматриваемой среды. Перенос теплоты осуществляется тремя основными способами: теплопроводностью, конвекцией и тепловым излучением.

Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними), обусловленный переменностью температуры в рассматриваемом пространстве.

Явление теплопроводности представляет собой процесс распространения энергии при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела или отдельных тел, имеющих разные температуры. Теплопроводность обусловлена движением микрочастиц вещества. В газах перенос энергии осуществляется путем диффузии молекул и атомов, а в жидкостях и твердых телах–диэлектриках – путем упругих волн. В металлах перенос энергии в основном осуществляется путем диффузии свободных электронов, а роль упругих колебаний кристаллической решетки здесь второстепенна.

Конвекция – процесс переноса теплоты при перемещении объемов жидкости или газа (текучей среды) в пространстве из области с одной температурой в область с другой температурой. При этом перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды.

Тепловое излучение – процесс распространения теплоты с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела, при этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процесс превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса излучения и его поглощения веществом называется теплообменом излучения. В природе и технике элементарные процессы распространения теплоты: теплопроводность, конвекция и тепловое излучение - часто происходят совместно.

Теплопроводность в чистом виде большей частью имеет место лишь в твердых телах.

Конвекция теплоты всегда сопровождается теплопроводностью. Совместный процесс переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью называется конвективным теплообменом.

Одна из основных проблем, поставленных в Государственной программе Республики Беларусь по энергосбережению, – проблема экономии и рационального использования топливно-энергетических ресурсов нашей страны, эффективное использование теплоиспользующего оборудования.

Примером такого оборудования являются теплообменные аппараты (ТА).

Теплообменными аппаратами называются устройства, предназначен-ные для передачи теплоты от одной среды к другой. По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативные теплообменные аппараты представляют собой устройства, в которых две жидкости с различными температурами текут в пространстве, разделенном твердой стенкой. Теплообмен происходит за счет конвекции и теплопроводности стенки, а если хоть одна из жидкостей является излучающим газом, то и за счет теплового излучения.

Регенеративные теплообменные аппараты – это устройства, в которых одна и та же поверхность омывается то горячей, то холодной жидкостью. Сначала поверхность регенератора отбирает тепло от горячей жидкости и нагревается, затем поверхность регенератора отдает энергию холодной жидкости. Таким образом, в регенераторах теплообмен всегда происходит в нестационарных условиях, тогда как рекуперативные теплообменные аппараты работают большей частью в стационарном режиме.

В смесительных теплообменных аппаратах теплопередача осуществляется при непосредственном контакте и смешении горячей и холодной жидкостей.

Характер изменения температур рабочих сред по поверхности рекуперативного теплообменного аппарата зависит от схемы их движения. Наиболее простыми схемами движения являются: прямоток (рис. 5.1, а), противоток (рис. 5.1, б) и перекрестный ток (рис. 5.1, в). Существуют аппараты и с более сложными схемами движения теплоносителя.

а)

б)

в)

Рис. 5.1. Схемы движения рабочих сред

От того, какая схема движения сред применена, во многом зависит эффективность теплообменного аппарата.

Расчет ТА, работающих в стационарном режиме, ведется на основе двух уравнений – теплового баланса и теплопередачи. Уравнение теплового баланса означает равенство количества тепла, отдаваемого горячим теплоносителем (Q_гор), сумме количеств тепла, воспринимаемого холодным теплоносителем, (Q_хол) и потерь в окружающую среду Q_ос:

Qгор = Qхол + Qос .

(5.1)

Пренебрегая потерями тепла в окружающую среду, имеем Q _гор = Q _хол = Qили

Q = Gгор × × D Tгор = Gхол × × D Tхол,

(5.2)

здесь G_гор, G_хол – соответственно массовые расходы горячей и холодной воды, кг/с; , – средние изобарные удельные теплоемкости горячей и холодной воды; = = 4187 ; D T_гор и D T_хол – изменения температур горячей и холодной воды.

D Tгор = Тгор^вх – Тгор^вых; D Tхол = Тхол^вых - Тхол^вх.

(5.3)

Уравнение теплопередачи определяет количество теплоты Q, передаваемой через заданную поверхность площадью F, если заданы средние температуры греющего и нагреваемого теплоносителей [1]:

Q = К () F,

(5.4)

где К – коэффициент теплопередачи от одного теплоносителя к другому, Вт/(м²×К).

=(Тгор^вх + Тгор^вых)/2; = (Тхол^вх + Тхол^вых)/2.

(5.5)

Коэффициент теплопередачи К характеризует интенсивность передачи теплоты от одной среды к другой через разделяющую их стенку. Он численно равен количеству теплоты, проходящей через единицу поверхности стенки в единицу времени при разности температур между средами в один градус.

Термодинамическая эффективность теплообменника есть отношение количества теплоты, передаваемой в данном теплообменнике, к количеству теплоты, передаваемой в теплообменнике с бесконечно большой поверхностью теплообмена с теми же параметрами на входе. Эффективность теплообменника определяется по формуле

(5.6)

Дата добавления: 2015-06-27