Тепловые процессы

б) количество тепла Qвозд (Дж/с), полученное воздухом при противотоке:

Qвоздпрот = Gвоздсвозд (t5 − t6 )

и прямотоке:

Qвоздпрям = Gвоздсвозд (t6 − t5 ) ,

где свозд – теплоемкость воздуха.

7. С учетом схем движения теплоносителей (противоток – прямоток) построить графики изменения температур теплоносителей по длине теплообменника А2, рассматривая теплообменник как аппарат полного вытеснения. Рассчитать

8. Вычислить значения коэффициентов теплопередачи К2 [Вт/(м2К)] для теплообменника А2:

9. Оценить соотношения величин термических сопротивлений при теплопередаче между системами пар –

жидкость, жидкость – газ через отношение коэффициентов

К1 К2 .

10. Для одной из выбранных схем движения теплоносителей определить потери тепла в окружающую среду через поверхность теплоизоляции теплообменника А2 –

Q пА2 , Дж/с

QпА2 = QвА2 − Qвозд .

126

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

·цель работы;

·элементы теории рассматриваемого процесса;

·схему установки, ее краткое описание;

·основные расчетные зависимости;

·таблицы экспериментальных и расчетных величин;

·выводы о величинах термических сопротивлений при теплообмене между различными средами.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1)Какие способы передачи тепла существуют?

2)Каков физический смысл понятий теплопередачи и теплоотдачи, в чем их различие?

3)Каким образом определяется тепловая нагрузка теплообменного аппарата и затраты энергии на проведение процесса?

4)Что понимается под скоростью теплового процесса?

5)Что является расчетной геометрической характеристикой теплообменного аппарата и с помощью какого уравнения она определяется?

6)Что является движущей силой теплового процесса и как она определяется?

7)Что такое термическое сопротивление процесса теплопередачи, из каких составляющих оно складывается?

8)В каком случае при теплообмене между различными системами: пар – жидкость, пар – газ, жидкость – газ, термическое сопротивление является минимальным, а в каком максимальным при равных условиях теплообмена? Чем это обусловлено?

9)Чем объясняется большая разница в площадях теплообмена испытанных теплообменников?

128

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

1. Для каждого из режимов:

а) определить тепловую нагрузку теплообменника А2 Q вА1 , Дж/с

QвА1 = Gвсв (t3 − t2 ) ;

б) рассчитать удельную тепловую нагрузку (удельный тепловой поток) q, Дж/(c·м2)

теплоносителей tcр по уравнению (2.5.6), учитывая, что

tб = t1 – t2 , tм = t1 – t3;

г) используя основное уравнение теплопередачи

2.Результаты вычислений занести в таблицу по форме 2.5.2.2.

3.Пользуясь уравнением (2.5.14), вычислить коэффициент

теплоотдачи при конденсации пара αконд [Вт/(м2К)] для всех режимов, причем физические константы взять при температуре конденсации пара t1 по справочным данным.

4. Из выражения коэффициента теплопередачи К, через коэффициенты теплоотдачи (2.5.8), определяются для всех

режимов коэффициенты теплоотдачи от стенки к воде αв , Вт/

130

wв = 4Gв . πdвн2 ρв

7. Для каждого из режимов вычислить величины критериев

занести их в таблицу по форме 2.5.2.3 и по величине Reв определить режим течения среды.

экспериментальные значения для исследованных режимов.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет о работе должен содержать:

∙ цель и содержание работы; ∙ краткое описание эксперимента;

∙ результаты измерений в виде таблицы по форме 2.5.2.1; ∙ рассчитанные и определенные по справочным данным величины в виде таблиц по формам 2.5.2.2 и 2.5.2.3;

∙ график зависимости Nuв = f(Reв) с нанесенными на

Prв0,43

него для сравнения экспериментальными значениями величин, полученными при выполнении данной работы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1)От каких факторов зависит интенсивность переноса тепла от теплообменной поверхности к потоку жидкости (газа) и наоборот?

2)В чем состоит закон теплоотдачи Ньютона?

3)Каков физический смысл коэффициента теплоотдачи?

132

3.Установить начальный расход воздуха в теплообменнике А2 с помощью переключателя «Расход воздуха» (положение «3»).

4.Через 10–15 мин после выхода процесса на стационарный режим снять показания прибора, замеряющего входные и выходные параметры теплообменников А1, А2 (в данной работе снимаются параметры относящиеся только к А2) и

записать их в таблицу по форме 2.5.3.1. (для t5 и t6 определить вход/выход в зависимости от заданной схемы движения теплоносителей в А2).

5.Далее, аналогично, увеличивая расход воздуха (при неизменном расходе воды) с помощью переключателя «Расход воздуха» (поочередно положения «4», «5», «6» и т. д.) по выходу процесса на стационарный режим фиксировать параметры теплообменника А2 и записывать в таблицу по форме 2.5.3.1.

Форма 2.5.3.1

6.Для завершения работы достаточным является 5–6 режимов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

1. Для каждого из режимов:

а) определить тепловую нагрузку теплообменника А2 Q А2 ,

Дж/с (без учета тепловых потерь):

QА2 = Gвоздсвозд (t6 − t5 ) – для «прямотока» или QА2 = Gвоздсвозд (t5 − t6 ) – для «противотока»;

134