Содержание и оформление отчета по работе

Отчет по работе должен содержать:

1. Цель работы, основные понятия и расчетные формулы.

2. Принципиальную схему установки.

3. Протокол испытаний (таблица 1).

4. Обработку результатов испытаний (таблица 2).

5. Графики зависимости коэффициента теплоотдачи от величины температурного перепада , зависимости между критериями подобия .

6. Степенная форма критериального уравнения (n и с опытные).

Практические задания для самостоятельного изучения данной темы

Исходные данные для выполнения заданий по теме «Теплоотдача» принимаются по двум последним цифрам зачетной книжки из таблицы Б.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Что такое конвективный теплообмен?

2. Запишите уравнение теплового потока, переносимого конвекцией.

3. Физический смысл коэффициента теплоотдачи? Единицы измерения.

4. Как выглядит эпюра распределения скоростей при различных режимах движения жидкости в канале?

5. Что такое тепловой пограничный слой?

6. Какие уравнения подобия характеризуют конвективный теплообмен? Какие уравнения подобия рекомендуются при ламинарном режиме?

7. Как влияет свободная конвекция на теплоотдачу при ламинарном движении жидкости?

8. Какую температуру принимают за определяющую? Что такое определяющий размер?

9. Как определяется эквивалентный диаметр для каналов некруглого сечения?

10. Как изменится значение коэффициента теплоотдачи с увеличением разности температур между стенкой и жидкостью? (проанализировать графики, полученные в лабораторной работе).

Литература

[1, с.93-100]; [2, с.348-400]; [4, с.152-177]; [6, с.24-33]; [8, с.10-26].

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Определение коэффициента теплопередачи теплообменника поверхностного типа

Цель работы: Экспериментально определить коэффициент теплопередачи теплообменника поверхностного типа.

Задание

1. Ознакомится с содержанием лабораторной работы. Подготовить и провести эксперимент.

2. Обработать полученные экспериментальные данные. По полученным данным сделать вывод. Составить отчет о проведенной работе.

Основные теоретические положения

Процесс переноса теплоты от одного теплоносителя к другому через разделяющую их стенку называется теплопередачей. Теплопередача – сложный вид теплообмена. Устройство, в котором реализуется этот процесс, называется теплообменным аппаратом (ТОА).

Теплообменные аппараты классифицируются по следующим признакам:

А) по контактирующим средам:

- жидкость-жидкость;

- пар-жидкость;

- газ-жидкость.

Б) по способу передачи теплоты:

- поверхностные (рекуперативные и регенеративные);

- смешанные.

В) по тепловому режиму:

- периодического действия;

- беспрерывного действия.

Г) по направлению движения теплоносителей:

- прямоточные;

- противоточные;

- поперечноточные

Д) по конструкции:

- трубчатые;

- пластинчатые;

- спиральные;

- с оребренной поверхностью.

Тепловой поток, передаваемый от одной среды к другой в ТОА, пропорционален разности температур теплоносителей и поверхности стенки, т.е.

Ф =kFΔt, Вт (1)

где k- коэффициент теплопередачи, характеризующий интенсивность процесса теплообмена в ТОА, Вт/м²К.

Для плоской однослойной стенки коэффициент теплопередачи k пропорционален сумме термических сопротивлений теплопроводности стенки и переходу теплоты на ее поверхностях

, Вт/м²К (2)

где ₁ – коэффициент теплоотдачи от греющей среды к стенке, Вт/м²К;

δ – толщина стенки, м;

λ – коэффициент теплопроводности стенки, Вт/мК;

₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой среде, Вт/м²К .

Если температура теплоносителей изменяется по длине теплообменника, то в уравнение (1) необходимо поставить среднелогарифмическую разность температур теплоносителей.

На рисунке 1 представлена схема распределения значений температуры по длине теплообменника при прямотоке (а) и противотоке (б).

Рисунок 1- Изменение значений температуры по длине теплообменника при прямотоке (а) и противотоке (б).

Среднелогарифмическая разность температур определяется по формуле

, ^оС (3)

где и – разность температур на входе в теплообменник и выходе из него, ^оС.

Для прямоточных аппаратов:

; (4)

. (5)

Для противоточных аппаратов:

; (6)

, (7)

где и – начальные и конечные температуры горячего и холодного теплоносителей, ^оС.

Схема экспериментальной установки

Установка представляет собой теплообменник 1 типа «труба в трубе» (рисунок 2). По внутренней трубе протекает горячая вода (греющий теплоноситель), нагреваемая от ТЭНа 2, по наружной трубе - холодная вода (нагреваемый теплоноситель).

Для определения температуры горячей и холодной воды установлены термометры. Расход греющего теплоносителя, протекающего через теплообменник, измеряется с помощью мерного бака 3. Регулирование расходов теплоносителей и переключение движения сред с прямотока на противоток осуществляется вентилями 5.