7.4. Устройство и принцип действия лабораторной установки

Эксперимент выполняется на типовой лабораторной установке ТП-007, которая состоит из лабораторного стола, где размещены теплообменник 1 (рис. 21), жидкостной термостат 2 типа ТЖ-ТС-01, счетчик 3 воды СВК –15-3 с ценой деления 0,0001 м³ , 4 - ходовой кран 4 для создания противотока и прямотока в теплообменнике, блок регулирования расхода воздуха 6 и блок измерения температуры 10, с микропроцессорным измерителем ТРМ-1 – 11.

Объектом исследования является теплообменник «труба в трубе», состоящий из 2 трубок из нержавеющей стали. По внутренней трубке протекает вода, предварительно нагретая в термостате 2 до заданной температуры, приводимая в движение его насосом 5. В кольцевом канале, образованном внешней и внутренней трубками, протекает воздух, который воспринимает теплоту от горячей воды. Направление движения воды может изменяться на противоположное с помощью 4 ходового крана. Направление движения воздуха остается постоянным. За счет этого возможно создание противоточной и прямоточной схем движения теплоносителей.

Рис. 21. Схема установки для исследования теплопередачи в теплообменнике:

1- теплообменник; 2 - термостат; 3 - счетчик воды; 4 - четырехходовой кран; 5 - водяной насос; 6 - вентилятор; 7 - трансформатор; 8 - реостат; 9 - выключатель питания; 10 - пакетный переключатель термопар (1)-(4); 11 - микропроцессорный измеритель ТРМ1

Счетчик воды 3 позволяет определять расход воды через теплообменник и среднюю скорость ее движения. Регулирование расхода воды производится вручную с помощью шарового крана.

Регулирование расхода воздуха через теплообменник осуществляется путем изменения напряжения, подаваемого на электродвигатель дутьевого вентилятора 6. Расход воздуха в лабораторной установке непосредственно не измеряется.

К блоку измерения температур подключены через пакетный переключатель 4 хромель-копелевые термопары градуировки ТХК (№1 – 4) для измерения температур воды и воздуха на входе и выходе из теплообменника. В качестве вторичного показывающего прибора 11 используется микропроцессорный измеритель ТРМ1, который в показания автоматически вводит поправку на отклонение температуры свободных концов от 0 С.

Регулирование мощности теплового потока в теплообменнике производится изменением степени нагрева воды в термостате. Тепловой поток определяется расчетным путем через расход воды и ее энтальпии на входе и выходе из теплообменника.

Схема установки представлена на рис. 21.

7.5. Порядок выполнения работы

1. Шаровой кран, регулирующий расход воды в теплообменник, поставить в положение, заданное преподавателем, четырехходовой кран, устанавливающий направление движения воды, - в положение противоток.

2. Подать напряжение питания на дутьевой вентилятор тумблером 9.

3. Ручкой реостата 8 установить расход воздуха в теплообменнике, заданный преподавателем.

4. Включить питание термостата 2. При этом должна загореться сигнальная лампа красного цвета. Под руководством лаборанта включить в работу электронный блок термостата и выставить температуру нагрева воды, равную 50С.

Внимание! Термостат должен быть включен за один час до начала экспериментов.

5. Во время установления стационарного режима теплопередачи выполнить измерение расхода воды. Для этого в момент, когда стрелка счетчика¹, учитывающего тысячные доли м³, проходит через нуль, необходимо включить секундомер. Когда стрелка сделает десять полных оборотов и опять будет проходить через нуль, выключить секундомер. Контроль оборотов производить по счетчику, учитывающему сотые доли м³. Показание секундомера записать в протокол (см. табл. 8).

6. После установления стационарного режима теплопередачи (через 5-10 мин) измерить температуры воды и воздуха в 4-х точках. Результаты записать в протокол.

7. Не меняя расхода воды, установить новое значение расхода воздуха и повторить выполнение п.6.

8. Установить новое, заданное преподавателем значение расхода воды через теплообменник и повторить выполнение п.п.5 и 6.

9. Повторить выполнение п.п.5, 6 и 7 для прямоточного движения теплоносителей.

Результаты измерений необходимо записать в протокол (см. табл. 8).

По окончании эксперимента выключить напряжение питания термостата и установки.