Описание экспериментальной установки
Установка для исследования процесса теплопередачи состоит из теплообменного аппарата 1, двух баков для горячей и холодной воды 2 и 3 с водомерными стеклами 10 и 11, системы соединительных трубопроводов, термометров 4 и 5 для измерения температуры горячей и холодной воды на входе и выходе из теплообменника. Для изменения направления движения горячей воды установлен двухходовой кран 6.
Теплообменный аппарат представляет собой горизонтальный двухтрубный элемент (труба в трубе), выполненный из латунных трубок: внутренней трубки диаметром dнар/dвн = 10/8 мм и длиной l = 730 мм, которая является теплопередающим элементом теплообменного аппарата; наружной трубки диаметром dнар/dвн = 19/17 мм и длиной l = 654 мм. Для уменьшения потерь в окружающую среду теплообменник покрыт снаружи тепловой изоляцией.
Горячая вода из водопровода при открытом вентиле 14 под напором поступает во внутреннюю трубку теплообменника. Направление движения горячей воды можно изменять при помощи двухходового крана 6 и вентилей 7 и 8. При прямотоке двухходовой кран 6 должен находиться в первом положении, вентиль 7 должен быть закрыт, а вентиль 8 открыт. При противотоке двухходовой кран 6 должен находиться во втором положении, вентиль 7 должен быть открыт, а вентиль 8 – закрыт. Пройдя вентили 7 и 8, вода поступает по трубопроводу в бак горячей воды 2.
Холодная вода из водопровода при открытом вентиле 9 поступает в теплообменник и протекает по нему всегда в одном направлении и затем по трубопроводу следует в бак для холодной воды 3.
Уровень воды в баках с горячей и холодной водой определяется, соответственно, по водомерным стеклам 10 и 11. При наполнении баков вода сливается в дренаж, при этом вентили 12 и 13 должны быть открыты.
Порядок выполнения работы
Открывают вентили горячей и холодной воды 14 и 9 при заданном положении двухходового крана 6, один из вентилей 7 или 8, а также сливные вентили 11 и 12. По достижении стационарного теплового режима, о наступлении которого судят по постоянству показаний термометров, измеряют температуру горячей и холодной воды на входе и выходе из теплообменника и расход теплоносителей по времени заполнения баков горячей и холодной водой. Указанные измерения производятся при первом и втором положении двухходового крана 6 несколько раз. Расход горячей и холодной воды при прямотоке и противотоке во время каждого опыта должен быть постоянным.
Включение и выключение установки, а также изменение режима ее работы производится под наблюдением преподавателя. Результаты измерений и расчетов заносятся в таблицу.
Таблица
Схема движения теплоно-сителя |
Время замера, показания водомера и расход теплоносителя |
Температура t, 0С |
Q, Вт |
kц, Вт/м2 К |
|||||||||
горячей воды |
холодной воды |
вх |
вых |
вх |
вых |
△t |
|||||||
τ, с |
V,л |
G1, кг/с |
τ, с |
V, л |
G2, кг/с |
t1′ |
t1″ |
t2′ |
t2″ |
||||
Прямоток G1=G2 G1<2G2 2G1=2G2 2G1>G2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Противоток G1=G2 G1<2G2 2G1=2G2 2G1>G2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам показаний нескольких измерений определяют средние расходы воды и температур на входе и выходе из теплообменника, а также перепады △tmax и △tmin (где △tmax и △tmin , соответственно, максимальная и минимальная разности температур между теплоносителем на входе в теплообменный аппарат и на выходе из него).