Обработка данных. Порядок выполнения работы

Порядок выполнения работы

3.1. Подключить стенд к сети 220 В.

3.2. Подключить автоматизированный стенд к USB разъему компьютера и запустить программу Пуск → Программы → MeasLAB → «Испытание теплообменников».

3.3. Включить питание стенда кнопкой «Сеть»

3.4. Включить насос ВК2 и водонагреватель кнопкой ВК1. При этом установить режим малого нагрева.

3.5. Ознакомиться со схемой лабораторной установки и расположением приборов. Составить ее описание и заготовить таблицы 2 и 3 для регистрации результатов испытаний.

3.6. Подготовить установку к испытаниям теплообменника. Удостовериться, что уровень воды наблюдается в заливочном устройстве и ниже его середины, в противном случае долить жидкость в систему. В системе не допускаются подтеки.

3.7. При включении компьютерной системы измерения на цифровых индикаторах лицевой панели (рис. 5) отображаются мгновенные значения температур, измеряемых всеми датчиками, и графики их изменения по времени.

Рисунок 5 – Лицевая панель компьютерной системы измерения

3.8. После выхода на постоянный режим 40-50 °С включить подачу холодного теплоносителя с помощью выключателя тумблера на панели управления стендом (положение вверх режим прямотока, положение вниз - противотока)

3.9. При установлении стационарного теплового режима занести результаты измерений в табл. 1.

3.10. Через 10-15 минут изменить направление подачи холодного теплоносителя (положение тумблера вниз) и повторить эксперимент.

3.11. Вывести температуру нагревателя на новый уровень, но не более 70 °С.

3.12. Повторить п.п. 8-10 для нового уровня температуры горячего теплоносителя.

3.13. Определить средний логарифмический температурный напор и коэффициент теплопередачи для теплообменника в режимах прямо- и противотока.

3.14. Результаты измерений и вычислений занести в таблицы 1.

1. Площадь поверхности теплообменников

«Труба в трубе»:

(м²)

где - наружный диаметр внутренней трубы теплообменника, м;

– длина внутренней трубы, м

2. Массовый расход горячей и холодной воды определяется по следующему соотношению

, (кг/с)

где - расходы горячей и холодной воды (расход горячего теплоносителя определяется по расходомеру, холодного – методом проливки» 5,4 л/мин).

- плотности горячей и холодной воды, вычисляются как функции средних температурных сред

и выбираются по таблице 4.

3. Количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем и полученное холодным:

, (кг/с)

, (кг/с)

- удельные теплоемкости горячей и холодной воды, определяются по таблице 5, (Дж/(кг*К));

- начальная и конечная температура горячей воды, °С

- начальная и конечная температура холодной воды, °С

4. Средняя разность температур (температурный напор) определяется по формуле

при

при

где - значения большего и меньшего температурных напоров в начале и конце поверхности теплообмена (определяются с учетом схемы включения), °С;

Для прямотока ,

Для противотока ,

5. Коэффициент теплопередачи для каждого режима определяется по формуле:

,

Таблица 1. Результаты измерений и вычислений при испытаниях теплообменного аппарата «труба в трубе»

Значения измеренных и вычисляемых параметров

№№ п/п

Т1

Т2

Т3

Т4

Мг

Мх

Qг

Qх

Δtг

Δtх

Δtср

k

^оС

^оС

^оС

^оС

кг/c

кг/c

Вт

Вт

^оС

^оС

^оС

Вт/(м^2*К)

Прямоток

Противоток

Таблица 3. Характеристик теплоносителя (антифриз)*

Показатель	Ед. изм.	Для неразбавленного теплоносителя –65 ^оС
Относительный коэффициент теплопередачи при +20^оС при +100^оС	^оС	3,0*10^-4 7,0*10^-4
Коэффициент объемного расширения при +20^оС при +100^оС	^оС^-1	5,2*10^-4 7,6*10^-4
Температура кипения (1 атм. или 1013 мбар)	^оС
Щелочность (0.1н НСI) при +20 ^оС	ед. РН	15,3
Вязкость динамическая: при +20^оС при +100^оС	мПа*с	5,9 1,0
рН, при+20 ^оС		8,5
Плотность, при+20 ^оС	г/см^3	1,086
Удельная теплопроводность: при +20^оС при +100^оС	кДж/кг*К	3,15 3,46
Теплопроводность: при +20^оС при +100^оС	Вт/м*К	0,39 0,36
Относительное падение давления: при +20^оС при +100^оС		1,7 1,0
Давление пара при 100 ^оС	бар	0,65

* для стендов заправленных бытовым антифризом (красный), во всех остальных случаях теплоноситель – вода.

Контрольные вопросы

1. Назовите преимущества и недостатки испытанных теплообменных аппаратов.

2. Что называется коэффициентом теплопередачи? Каков физический смысл единицы его измерения?

3. Какие факторы и параметры теплообменных аппаратов влияют на величину коэффициента теплопередачи?

4. В чем заключаются преимущества противоточной схемы по сравнению с прямоточной?

5. Может ли температура горячего теплоносителя на выходе из теплообменника быть меньше температуры холодного теплоносителя на выходе из теплообменника?

6. В каких случаях при расчете теплообменника можно пользоваться средним арифметическим температурным напором?

7. В каких технологических процессах используются теплообменные аппараты?

Литература:

1. Зорин В. М., Клименко А. В., Зорина В. М., Клименко А.В Теплоэнергетика и теплотехника: М. – Издательство МЭИ, 2001 г. ISBN: 5-7046-0512-5, 5-7046-0515-X

2. Малахов Н.Н., Плаксин Ю.М., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств.- Орел.: Издательство ОрелГТУ, 2001.- 687с.

3. http://www.roswep.ru/products/detail.php?ID=949&SECTION_ID=218

Приложение

Таблица 4. Зависимость плотности воды от температуры

Температура в °С	ρ, 10^3 кг/м^3	Температура в °С	ρ, 10^3 кг/м^3
- 10	0,99815		0,99880
- 9	0,99843		0,99862
- 8	0,99869		0,99843
- 7	0,99892		0,99823
- 6	0,99912		0,99802
- 5	0,99930		0,99780
- 4	0,99945		0,99757
- 3	0,99958		0,99732
- 2	0,99970		0,99707
- 1	0,99979		0,99681
	0,99987		0,99652
	0,99993		0,99622
	0,99997		0,99592
	0,99999		0,99561
	1,00000		0,99521
	0,99999		0,99479
	0,99997		0,99436
	0,99993		0,99394
	0,99988		0,99350
	0.99973		0,99118
	0,99963		0,98804
	0,99952		0,98318
	0,99940		0,97771
	0,99927		0,97269
	0,99913		0,96534
	0,99897

Таблица 5 – Зависимость теплоемкости воды от температуры

T, °C
c, Дж/(кг*К)

Дата добавления: 2015-06-27