- •Лабораторна робота №2 Тема: «Дослідження конструкції теплообмінних апаратів та процесів теплопередачі в u-подібному теплообміннику»
- •Основні завдання дослідження
- •Теоретичні відомості
- •Методика розрахунку коефіцієнта теплопередачі k0.
- •Визначення коефіцієнтів тепловіддачі гарячого й холодного теплоносія
- •Розрахунок теплообміну при конденсації чистих парів
- •Розрахунок теплообміну при вимушеному русі теплоносія в каналах
- •Лабораторна установки та методика проведення досліджень
- •Опис установки
- •Техніка безпеки
- •Методика проведення дослідження
- •Підготовка установки до роботи
- •Проведення дослідів
Лабораторна робота №2 Тема: «Дослідження конструкції теплообмінних апаратів та процесів теплопередачі в u-подібному теплообміннику»
-
-
-
Основні завдання дослідження
-
Теплообмінник з U-подібними трубками належить до типу кожухотрубових теплообмінників, які знайшли широке застосування в хімічній і іншій галузях промисловості завдяки простоті конструкції й надійності в роботі. Інтенсивність теплообміну в кожухотрубовому теплообміннику істотно залежить від режиму руху теплоносіїв.
Мета роботи. Експериментально визначити коефіцієнт теплопередачі в теплообміннику з U-подібними трубками. У зв'язку з поставленою метою можна сформулювати наступні завдання дослідження
-
Експериментально визначити коефіцієнт теплопередачі K при різних режимах руху води.
-
Обчислити коефіцієнт теплопередачі K0 за відповідними критеріальними рівняннями.
-
Теоретичні відомості
-
Методика розрахунку коефіцієнта теплопередачі k0.
-
Якщо два середовища з різною температурою розділені твердою непроникною стінкою, кількість теплоти Q, яка передається за одиницю часу від більш нагрітого середовища до менш нагрітого, пропорційна різниці температур ∆Тсер і площі поверхні F стінки, що їх розділяє, через яку ця теплота передається:
|
(2.1) |
Рівняння (2.1) є основним рівнянням теплопередачі. Коефіцієнт пропорційності K, Вт/(м2·К) виражає ту кількість теплоти, що передається через одиницю площі поверхні від одного середовища до іншого за одиницю часу за різниці температур між середовищами в один градус. Ця величина характеризує загальну інтенсивність процесу передачі теплоти через стінку й називається коефіцієнтом теплопередачі K.
Для плоскої стінки:
|
(2.2) |
де α1, α2 — коефіцієнти тепловіддачі для гарячого й холодного теплоносія, Вт/(м2·K)
Величина, обернена коефіцієнтові теплопередачі, називається загальним термічним опором R. З рівняння (2.2) маємо, що для плоскої стінки:
(2.3) |
Кожний з доданків, що стоять у правій частині формули (2.3), можна розглядати як часткові термічні опори:
Фізичний зміст R очевидний:
це сума термічних опорів всіх шарів, з яких складається стінка, включаючи шари забруднень. Для чистої одношарової стінки:
|
|
де – товщина стінки, м; – коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт/(кг·К).
Величини R1 і R2 – термічні опори, які мають місце на границях контакту обох теплоносіїв із стінкою. Відповідно до теорії приграничного шару, передача теплоти від рідини або газу до твердої стінки або навпаки відбувається в тонкому пристінному шарі тільки шляхом теплопровідності. У результаті термічний опір границі розподілу фаз представляє собою термічний опір тонкого прикордонного шару теплоносія. Рушійною силою процесу теплопередачі є різниця температур між теплоносіями, що змінюється уздовж поверхні теплообміну (Рисунок – 2.1)
Середня різниця температур ∆Тсер, що входить у рівняння теплопередачі (2.1), для протитоку й прямотоку визначається за формулою:
|
(2.4) |
де і – відповідно більша й менша різниця температур на кінцях теплообмінника (див. рисунок –2.1). Рівняння (2.1) і (2.2) з достатньою точністю можна застосовувати й для розрахунку теплопередачі через циліндричну стінку, якщо dвн > 0,5dзовн.
Рисунок 2.1 – Характер зміни температур теплоносіїв уздовж поверхні теплообміну.