ПиАХТ Лаба №3
.docxЛабораторная работа №3
Тема: Исследование теплообмена в теплообменнике с перегородками
Цель работы: Знакомство с устройством и работой теплообменника с перегородками, овладение расчетом коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, составление тепловых балансов.
Схема теплообменника с перегородками в межтрубном пространстве:
Ход работы:
№ п/п |
Время опыта t, мин |
Показания ротаметров |
Расход воды, кг/с |
Температура воды, C |
||||||
горячей воды |
холодной воды |
горячей G1 |
холодной G2 |
горячей |
холодной |
|||||
на входе |
на выходе |
на входе |
на выходе |
|||||||
1 |
0 |
90 |
90 |
0,10869 |
0,105809 |
55 |
46,5 |
14,4 |
23,5 |
|
2 |
3 |
55,6 |
47,4 |
14,4 |
23,7 |
|||||
3 |
6 |
56,7 |
48,1 |
14,4 |
24,1 |
|||||
4 |
9 |
57,9 |
48,4 |
14,5 |
24,4 |
|||||
5 |
12 |
58,9 |
48,9 |
14,5 |
24,4 |
-
Рассчитываем тепловой поток, передаваемый от горячей воды к холодной по уравнению:
где с1 и с2 – удельные теплоемкости горячей и холодной воды при средних температурах, Дж/(кг·К).
-
Составляем температурную схему процесса:
и рассчитаем среднюю движущую силу процесса Δtср по формуле:
поскольку:
-
Определяем опытное значение коэффициента теплопередачи:
Поверхность теплообмена F для данного типа теплообменного аппарата определяется по формуле:
где dср=(dн+dвн)/2 – средний диаметр внутренней трубы, м; dн, dвн – наружный и внутренний диаметр трубы, м; l – длина теплообменной поверхности, м; n – количество труб в теплообменнике.
-
Для каждого теплоносителя находим скорости движения:
где ρ1 и ρ2 – плотности горячей и холодной воды при средних температурах, кг/м3. Площадь сечений для теплоносителей определяется из выражений:
для горячего теплоносителя:
для холодного теплоносителя:
Рассчитаем:
-
Определяют режим движения для теплоносителей по значению критериев Рейнольдса:
где μ1 и μ2 – коэффициенты динамической вязкости для горячей и холодной воды при средних температурах, Па*с.
Эквивалентные диаметры для горячего и холодного теплоносителей, соответственно:
-
На основании полученных значений Re1 и Re2 выбираем критериальные уравнения для расчетов критериев Nu1 и Nu2:
Входящие в эти уравнения критерии Prст1 и Prст2 находятся по температурам стенок t1ст = t1ср – Δt1 и t2ст = t2ср + Δt2 после расчета частных температурных напоров Δt1 и Δt2 по формулам:
Соответственно:
Находим остальные недостающие значения:
Рассчитаем значения критериев Нуссельта:
На основании критериев Нуссельта рассчитываем коэффициенты теплоотдачи:
где
-
Рассчитаем коэффициент теплопередачи Kр:
где:
-
Значения частных температурных напоров проверим по уравнениям:
-
Сравним коэффициенты теплопередачи Kр и Kо путем нахождения относительной погрешности:
Вывод: в ходе лабораторной работы мы ознакомились с устройством теплообменника с перегородками, овладели методикой расчета коэффициента теплоотдачи () и теплопередачи (). В результате проведенного опыта было получено опытное значение коэффициента теплоотдачи и вычислено расчетное , относительная погрешность составила 38,42%