Дослідження тепловіддачі в разі кипінНя у великому обємі

Мета: експериментально визначити коефіцієнти тепловіддачі в разі кипіння рідини у великому об’ємі та залежність їх від різниці температур, скласти критеріальне рівняння тепловіддачі.

Дослідна установка (рис. 7.1) складається з теплоізольованої посудини 1, в яку вмонтовано електронагрівник 2 з термопарами 3 для вимірювання температур на його поверхні. Температура рідини в безпосередній близькості від нагрівника вимірюється термопарою 4. Усі термопари через перемикач 5 підключені до потенціометра 6. Потужність електронагрівника змінюється регулятором 7 і контролюється електроприладами 8 і 9. Зверху посудина закрита кришкою 10. У верхній частині посудини розташовано змійовик-конденсатор, який охолоджується водою і має призначення повертати в посудину випарену рідину. Під шаром теплоізоляції міститься компенсаційний нагрівник 12, який живиться від окремого джерела і призначений для компенсації теплових втрат в навколишнє середовище.

Вмикає установку лаборант або викладач. Спочатку відкривають вентиль 13 для подачі води на конденсатор. Далі вмикають електронагрівники 2 і 12. Після досягнення температури кипіння (boiling) потужність нагрівника зменшують до забезпечення повільного кипіння. Досліди здійснюють для атмосферного тиску. Показання приладів записують у журнал спостережень.

Таблиця 7.1 – Журнал спостережень

№ досліду	Тиск, кг/см2	Барометри-чний тиск, мм.рт.ст	Покази термопар, мВ				Температура насичення, 0С	Покази електроприладів
			стінки		рідини			І, А	U, В
			1с	2с	1р	2р
1 2 3

Обробка результатів

Тепловий потік Q визначають за показами електроприладів. Покази термопар стінки усереднюють. Далі визначають різницю термо-е.р.с. між стінкою, яка за допомогою градуювальної кривої переводиться у ⁰С (Δt_cp). Температура насичення, виміряна термометром 11 або термопарою 10, порівнюється з табличною для абсолютного тиску в посудині.

Середній коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м²К)

,

де - поверхня електронагрівника, м².

Рисунок 7.1 – Схема дослідної установки

Будують залежності і , які апроксимують степеневими функціями.

За температурою насичення з таблиць (додатки Д, Е) визначають фізичні властивості води і пари на лінії насичення. Подальшу обробку дослідних даних здійснюють у критеріальному вигляді:

,

де , , , ; штрихом позначені величини рідини, а двома – пари.

Залежність будують в логарифмічних координатах (logarithmic coordinates) і визначають значення сталої С та показника степеня n, які порівнюють з рекомендованими в літературі і визначають розбіжність.

Контрольні запитання.

1. Поясніть суть механізму тепловіддачі в разі кипіння рідини у великому об΄ємі.

2. Які фактори впливають на інтенсивність бульбашкового кипіння?

3. Що розуміється під швидкістю пароутворення?

4. Які величини вибирають як характерні лінійні розміри в критеріях подібності при кипінні?

5. Що розуміють під кривою теплообміну?

6. Що розуміють під першим критичним температурним напором?

7. Які ви знаєте режими кипіння рідини в трубах?

8. Чим плівкове кипіння відрізняється від бульбашкового?

Лабораторна робота № 8