5. Содержание отчёта

В отчёте приводятся:

1. Цель работы.

2. Схема установки и её составные части.

3. Ответы на приведенные ниже контрольные вопросы.

4. Полученные результаты работы с необходимыми расчётами.

5. График зависимости экспериментального коэффициента теплоотдачи от температурного напора .

6. Теоретический расчёт коэффициента теплоотдачи (по указанию преподавателя)

6. Контрольные вопросы

1. Перечислить основные способы передачи тепла.

2. Какой теплообмен называется сложным?

3. Из каких способов передачи тепла состоит исследуемый теплообмен?

4. Какой конвективный теплообмен называется свободным?

5. Какие факторы положительно влияют на свободный конвективный теплообмен?

6. Какие факторы положительно влияют на лучистый теплообмен?

7. Что должно быть известно для экспериментального определения коэффициента теплоотдачи при сложном теплообмене?

8. Какой метод лежит в основе теоретического расчёта коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции?

Лабораторная работа №9

Исследование теплопередачи в водо-водяном

теплообменнике

Цель работы: исследовать влияние схемы движения теплоносителей в теплообменнике на интенсивность теплопередачи; определить коэффициенты теплопередачи при прямотоке и противотоке.

1. Теория рассматриваемого вопроса

Устройства (аппараты), служащие для передачи тепла от одного рабочего тела к другому, называются теплообменниками. По принципу действия различают теплообменники: рекуперативные, регенеративные и смесительные.

Рекуперативные теплообменники – это аппараты, в которых горячая и холодная среды протекают одновременно, при этом тепло от одного теплоносителя к другому передастся через разделяющую их поверхность. К этому типу аппаратов относится и испытуемый в данной работе теплообменник.

Теплообменники, в которых оба теплоносителя омывают попеременно одну и ту же поверхность, называются регенеративными.

Аппараты, в которых теплообмен осуществляется при непосредственном контакте теплоносителей, называются смесительными.

Теплопередача – это процесс передачи тепла (теплообмен) в рекуперативных теплообменниках между двумя подвижными средами через разделяющую их перегородку.

Для расчёта рекуперативных теплообменных аппаратов обычно используют следующие два уравнения.

Уравнение теплового баланса:

Q = Q ,

или G c ( t - t ) = G c ( t - t ) (9.1)

Здесь Q – тепло, передаваемое горячим теплоносителем, Вт;

– кпд теплообменника, учитывающий потери тепла в окружающую

среду;

Q – тепло, получаемое холодным теплоносителем, Вт;

G и G – расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с;

t и t – температуры горячего теплоносителя соответственно на входе и

выходе, С;

t и t – температуры холодного теплоносителя соответственно на входе и

выходе, С;

c , c – теплоёмкости горячего и холодного теплоносителей, Дж / (кг К).

Уравнение теплообмена (теплопередачи):

Q = k F t (9.2)

Здесь Q – передаваемое количество тепла;

t – средний температурный напор в теплообменнике, зависящий от

изменения температур горячего и холодного теплоносителей;

F – поверхность теплообмена, м ;

k – коэффициент теплопередачи, характеризующий интенсивность

процесса и численно равный плотности теплового потока при

температурном напоре в один градус:

k = , Вт / (м град) (9.3)

Интенсивность теплопередачи (т.е. величина k) возрастает с увеличением скорости теплоносителей, их теплоемкости, плотности, теплопроводности и с уменьшением вязкости теплоносителей. На интенсивность теплопередачи заметное влияние оказывает также и схема движения теплоносителей.

В зависимости от направления движения теплоносителей в теплообменнике относительно друг друга различают: прямоток, противоток, перекрёстный (смешанный) ток.

Примечание: в данной работе исследования ведутся при прямоточном и противоточном движении теплоносителей (рис. 9.1).

а) б)

t t

t t t t

t t

t t t t

t t

t t t

t

l l

Рис. 9.1. Схемы движения теплоносителей и графики распределения температур в теплообменниках: при прямотоке (а) и противотоке (б).

Прямотоком называют такую схему движения теплоносителей, при которой они движутся параллельно в одном направлении (рис. 9.1 а).

Противотоком называют схему движения теплоносителей, при которой они движутся параллельно, но в противоположном направлении (рис. 9.1 б).

Для прямоточных и противоточных теплообменников теоретическим путём получена расчётная зависимость для вычисления среднелогарифмического (среднего) температурного напора:

t = , C, (9.4)

где , – наибольший и наименьший температурные напоры на концах

теплообменника, С (см. рис. 9.1).