Описание аппарата

Аппарат представляет собой теплообменник "труба в трубе", состоящий из 3-х последовательно соединенных элементов, расположенных один над другим. Каждый элемент состоит из 2-х труб: наружной трубы (Д=108х7мм) и концентрически расположенной в ней внутренней трубы (Д=25х2мм). Длина труб (L) = 830мм. Внутренние трубы соединены последовательно калачами, наружные - патрубками. По внутренним трубам движется холодная вода, а в кольцевом пространстве между трубами - горячая.

Расход холодной воды определяется х помощью расходомера. Начальные и конечные температуры холодной и горячей воды измеряются термометрами.

Принципиальная схема теплообменника

1. - внутренняя труба

2. - наружная труба

3. - межтрубное пространство

Проведение опыта

1. Ознакомиться с устройством аппарата, схемой установки.

2. Пустить в аппарат горячую и холодную воду (противоток или прямоток).

3. Провести в течение 30 минут наблюдение за температурами и расходом холодной воды. После установления режима провести измерения.

Таблица 1 Результаты эксперимента

Время т,с	Начал ьн. темп-ра горячей воды т,.°с	Конечн. темп-ра горячей воды Т2,°С	Начальн. темп-ра холодн. воды ti,°C	Конечн. темп-ра. холодн. воды t2,°c	Расход холодной воды,.., V, М3/С	Расход горячей воды, * V,m3/c

Расчет коэффициента теплопередачи

1. Определение расхода горячей воды (из уравнения теплового баланса).

Qrop ~ ^хол

G*C(T₁-T₂) = g*c(t₂-t₁) g = v *р_х, кг/с G = V * _Рг, кг/с

Где

v, V - объемный расход холодной и горячей воды, м/с

р_х, рг- плотность холодной и горячей воды, кг/м

с, С - удельная теплоемкость холодной и горячей воды

2. Определение коэффициента теплопередачи (из основного уравнения теплопередачи).

Где п = 3 - число элементов л ='3,14

d = диаметр внутренней трубы, м L = длина трубы, м

3. Полученное значение коэффициента теплопередачи сравнивают с К, определенный расчетным путем.

Где, ос2 - коэффициенты теплоотдачи, рассчитывают через критерии

теплового подобия, Вт/м²

• толщина стенки внутренней трубы, м

• термическое сопротивление загрязнений для воды среднего качества, м²*К/Вт.

- коэффициент теплопроводности для стали, Вт/(м*К)

4. Выводы по работе.

Вопросы для самопроверки

1. 1. В чем сущность теплопередачи? Основное уравнение теплопередачи.

2. Что представляет собой коэффициент теплопередачи и как он подсчитывается для однослойной и многослойной плоских стен?

3. Какие виды теплообменников вы знаете?

4. Что является основной расчетной величиной в теплообменниках?

5. Что такое средний температурный напор и как он определяется?

6. Какие методы расчета коэффициента теплопередачи вы знаете?

7. Как определяется тепловая нагрузка теплообменника?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9

"Сушка материалов воздухом"

Цель работы:

1. Изучить основные закономерности сушки с использованием диаграммы Рамзина.

2. Установить зависимость скорости сушки материала от времени и определить коэффициент скорости сушки.

/. Сущность и виды сушки

Сушка -термический процесс удаления влаги из влажных материалов путем ее испарения. Сушка находит широкое применение в производстве катализаторов, гранулированных каучуков и порошкообразных материалов, в резиновой промышленности для удаления влаги из шинного корда.

В зависимости от характера подвода тепла различают следующие виды сушки: 1. Конвективную (материал контактирует с горячим воздухом).

•■■■п: 2. Контактную (материал нагревается горячим теплоносителем через стенку

сушилки).

3. Специальные: радиационная, диэлектрическая, сублимационная. Радиационная сушка - это сушка инфракрасными лучами. Диэлектрическая сушка - это сушка токами высокой частоты. Сублимационная сушка - это сушка в замороженном состоянии в глубоком вакууме, при которой лед непосредственно переходит в пар.

Наибольшее распространение в промышленности находит конвективная сушка.

Форма связи влаги с материалом определяется энергией отрыва 1 моль влаги от абсолютно сухого вещества. По величине этой энергии есть 4 формы связи: химическая, адсорбционная, капиллярная и осмотическая.

Наиболее прочная ХИМИЧЕСКАЯ связь разрушается химической реакцией или высокой температурой, а не сушкой.

АДСОРБЦИОННАЯ - связь мономолекулярного слоя влаги с наружной и внутренней (поры) поверхностью влаги.

ОСМОТИЧЕСКАЯ - связь влаги внутри клеток в растворах твердых веществ (влага набухания).

Адсорбционная связь прочнее осмотической. Они характерны для полимеров и коллоидов.

КАПИЛЛЯРНАЯ - связь влаги с материалом капиллярными силами и смачиванием.

Слабее всего влага связана с наружной поверхностью материала, прочнее всего - с микрокапиллярами. - -|

Различают свободную и связанную влаги. Скорость испарения свободной влаги с поверхности материала равна скорости испарения с поверхности воды.

В каждом способе материал контактирует с влажным газом (воздухом). При конвективной сушке воздух отдает влажному материалу тепло и уносит испарившуюся влагу, т.е. служит тепло- и влагоносителем. При других способах воздух используется лишь для удаления влаги.

//. Схема установки

1. - вентилятор

2. - электроподогреватель воздуха

3. - сушильная камера

4. - поток для материала

5. — весы

6. — термометр для измерения температуры воздуха, поступающего в

сушильную камеру (после подогревателя)

7. - шибер для регулирования подачи воздуха

8. - психрометр

///. Техника безопасности при работе

1. Установку включать только в присутствии преподавателя или лаборанта, v. _в

2. Сначала включить вентилятор, затем - подогреватель. Если не будет работать вентилятор, подогреватель не включать!

3. При остановке сначала выключить подогреватель, затем через 2 минуты

;■> ВЫКЛЮЧИТЬ ВвНТИЛЯТОр. >

| IV. Порядок проведения опыта ; :ifcr =

. Подготовить для сушки материал заданной влажности.

2. Включить вентилятор, затем - подогреватель воздуха. Установить заданный расход воздуха w прогреть сушильную камеру до температуры 50-120°С (по указанию преподавателя).

3. Поместить влажный материал в лоток в чаше весов, закрыть сушильную камеру, записать время начала опыта, показания стрелки весов, термометра, психрометра

4. Записывать 5 показаний всех приборов через каждые 5 минут. Температуру воздуха на входе в сушильную камеру поддерживать постоянной, регулируя подогрев воздуха реостатом

5. Результаты опыта свести в таблицу

Таблица опытных и расчетных данных

Время т (мин)	Показания стрелки весов (г) G	Температура j Показания воздуха на входе i психрометра в сушилку ti, °C '			Поверхность высушив, материала (м2)	Скорость сушки (г/м2с) N	Влажность, отнесенная к сухому материалу и%
		[_ 1Сг _^		tHT