3 Описание опытной установки

На лабораторной установке (рисунок 3.2) исследуется теплообмен для двух случаев движения теплоносителей (воды) – прямотока и противотока. Установка состоит из теплообменника 4, бака 14 с электронагревателями 15, насоса 12 с электромотором, трубопроводов и измерительных приборов.

Теплообменник состоит из внутренних труб 5 диаметром d₂/d₁=10/7,6 мм и длиной l=800 м, помещенных в стальную наружную трубку.

Горячая вода под действием насоса 12 протекает по внутренним трубам 5 теплообменника, охлаждается и поступает в бак 14, где вновь подогревается. Для подогрева воды в баке смонтированы электронагреватели 15. Мощность электронагревателя регулируется автоматически терморегулятором 13 с контактным термометром ТСП-100 так, чтобы во время опыта температура воды на входе в теплообменник поддерживалась постоянной.

Холодная вода поступает из водопровода в теплообменник через вентили 9 и 10 и может быть направлена в левую или правую часть теплообменника, а затем, через ротаметр 1 сливается в канализацию.

При открытии вентилей 10 и 3 получается прямоток, а вентилей 9 и 6 – противоток.

Расход холодной и горячей воды измеряется ротаметрами 1 и 2, установленными на вертикальных трубопроводах, и регулируется вентилями 11 и 8.

Температуры горячей и холодной воды при входе и выходе ее из теплообменника измеряются лабораторными термометрами 7, установленными в заполненных маслом гильзах.

Рисунок 3.2 Схема установки для исследования теплообменных аппаратов. 1, 2 – ротаметры; 3, 6, 8, 9, 10, 11 – вентили; 4 и 5 – корпус и внутренние трубки теплообменника; 7 – термометры; 12 – насос; 13 – терморегулятор; 14 – бак; 15 – нагреватель.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Ознакомьтесь с установкой, проверьте наличие воды в баке.

4.2 Открыв вентили 10 и 3, подготовьте установку к испытанию на прямотоке. Включить электродвигатель водяного насоса.

4.3 По указанию преподавателя установить расход холодной и горячей воды с помощью вентилей 11 и 8 и получить установившийся тепловой режим (постоянство температуры и расходов теплоносителей). Установившийся режим обычно достигается через 5…8 мин после пуска установки или через 3…5 мин после изменения расхода жидкости.

4.4 Выполнить 3 измерения температур и расходов с интервалами 2…3 мин и занести в таблицу наблюдений.

4.5 Изменив расход одного из теплоносителей, получите установившийся тепловой режим и повторите измерения п. 4.4 для 4-х различных расходов.

4.6 Открыв вентили 6 и 9 и закрыв 3 и 10, подготовить установку к испытанию на противотоке. Расходы горячей и холодной воды должны быть такими же, как и на противотоке.

4.7 При установившемся режиме выполните по 3 измерения для 4-х расходов при противотоке по п. 4.4 и 4.5.

4.8 После окончания испытаний выключите электронагреватели и насос. Закройте кран холодной воды.

4.9 Обработайте результаты испытаний и постройте графики изменений коэффициента теплопередачи в зависимости от расхода жидкости для прямотока и противотока в одних и тех же осях координат.

4.10 Сделайте выводы по результатам лабораторной работы о том

- как и почему изменяется К при увеличении расходов жидкости;

- какую схему движения теплоносителя выгоднее принять в условиях опыта и почему;

- неточности измерений каких параметров сильно влияют на погрешности результатов опыта и как повысить точность опыта.