Список контрольных вопросов

1. Коэффициенты теплоотдачи, теплопроводности, теплопередачи.

2. Термические сопротивления.

3. Логарифмический температурный напор.

4. Закон Ньютона–Рихмана.

5. Принцип работы установки.

6. Тепловая мощность теплообменных аппаратов.

7. Уравнение теплового баланса.

8. Факторы, влияющие на эффективность работы теплообменных аппаратов.

9. Тепловые потери в оборудовании.

10. Почему отличается температура горячего контура на выходе из теплообменника и перед нагревателем

ПРОТОКОЛ

Выполнения работы «Определение коэффициента теплопередачи при движении жидкости в теплообменнике типа «труба в трубе» в зависимости от схемы движения теплоносителя»

«» 20 г.

№ п/п	Расход, Q	Температура, Т
Горячий контур	Холодный контур	Горячий контур	Холодный контур
вход	выход	вход	выход

7 Методические указания к лабораторной работе №7 «Определение передаваемой тепловой мощности кожухотрубного теплообменника»

Цель работы

Исследование теплотехнических характеристик кожухотрубного теплообменника, изучение влияния схемы движения теплоносителей на мощность и КПД теплообменника.

7.2 Теоретическая часть:

Тепловой поток при нагреве или охлаждении теплоносителя рассчитывается по формуле:

(7.1)

где Q – тепловой поток, воспринимаемый или отдаваемый теплоносителем, Вт;

G – массовыйрасход теплоносителя, кг/с;

С_Р – теплоемкость теплоносителя, Дж/кг∙К;

– разница температур теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, ˚С;

КПД теплообменника определяется по формуле:

(7.2)

где Q_X – тепловой поток, воспринимаемый холодным контуром;

Q_Г – тепловой поток, передаваемый горячим контуром.

Интегральный коэффициент теплопередачи от одного теплоносителя к другому находится из уравнения:

(7.3)

где Q – тепловой поток, передаваемый через теплообменную поверхность, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/м²∙К;

F – площадь теплообменной поверхности, м²;

– логарифмический температурный напор, К:

(7.4)

где и – больший и меньший температурные напоры на теплообменной поверхности; определяются по диаграмме температурных напоров (рисунок 17)

Рисунок 17 – Диаграмма температурных напоров для теплообменника

7.3 Описание лабораторной установки:

Лабораторная установка предназначена для исследования теплотехнических характеристик теплообменников различных типов (кожухотрубный теплообменник, теплообменник типа «труба в трубе» и воздушно-водяной теплообменник), определения теплоемкости и вязкости жидкости.

Общий вид установки представлен на рисунке 13. Гидравлическая схема стенда приведена на рисунке 19.

Рисунок 19 – Гидравлическая схема стенда

Учебный стенд имеет два контура циркуляции теплоносителя:

– 1 контур(горячая ветка);

– 2 контур (холодная ветка)

Кожухотрубный теплообменник представлен на рисунке 20. Теплообменная поверхность собрана из медных труб диаметром d=5х1 мм, радиусы гиба теплообменных труб R₁=14,4 мм, R₂=25,6 мм, R₃=36,9 мм, длины прямых участков труб составили L₁=198 мм, L₂= 209 мм, L₃=221 мм.

Рисунок 20 – Теплообменник кожухотрубный

При исследовании кожухотрубного теплообменника используются следующие элементы установки:

– кожухотрубный теплообменник;

– бак запаса воды;

– нагревательный элемент;

– 4 насоса (по 2 насоса на каждый контур);

– запорная и регулирующая арматура;

– расходомеры;

– охладитель теплоносителя холодной петли теплоносителя.

Теплоноситель с напора насосов Н2 и Н3 подается в нагревательный элемент БГКН, после которого направляется во внутреннюю трубу кожухотрубного теплообменника. Пройдя теплообменник и отдав часть энергии теплоносителю второго контура вода поступает на всас насосов Н2 и Н3. Теплоноситель второго контура с напора насосов Н1, пройдя расходомерное устройство РМ1 и напорный коллектор, направляется в межтрубное пространство кожухотрубного теплообменника. Пройдя теплообменник вода направляется в сборный коллектор, после чего поступает последовательно в охладитель ТОВ и на всас насосов Н1. На учебном стенде возможен подвод охлаждающего теплоносителя как в нижнюю, так и в верхнюю части кожухотрубного теплообменника.

Порядок проведения работы

Запрещается включать и выключать установку без разрешения лаборанта или преподавателя!

1. Изучить методическое указание по проведению лабораторной работы.

2. Подготовить протокол испытаний.

3.Порядок проведения эксперимента:

3.1 Полностью закрыть краны К1, К2, К4, К6, К8; полностью открыть краны К3 и К5, а также задвижки ЗД1 и ЗД2.

3.2 Переключить трехходовые краны КТ1 и КТ2 стенда в положение, обеспечивающее течение в соответствие со схемой, приведенной на рисунке 21а.

3.3 Подключить компьютер к стенду.

3.4 Включить насос H1.

3.5 Включить питание водонагревательного бака при помощи тумблера на панели приборов на максимальную мощность.

3.6 Включить питание насосов Н2 и Н3 горячего контура.

3.7 Включить питание вентилятора обдува охладителя.

3.8 Дождаться установления стационарного режима по температуре горячего и холодного теплоносителя.

3.9 Выполнить измерения параметров потока: расхода жидкости и температур входа и выхода в теплообменнике. Результаты измерений и расчетов занести в протокол испытаний.

3.10 Вычислить значение тепловой мощности отдаваемой горячим контуром и воспринимаемой холодным и значение коэффициента полезного действия теплообменника.

3.13 Изменить направление течения холодного контура. Переключить трехходовые краны в соответствие со схемой течения, приведенной на рисунке 21б. Провести эксперименты и расчеты в соответствие с п. 3.8–3.10.

3.14 Сделать выводы.

а б

а – подвод охлаждающего теплоносителя в нижнюю часть кожухотрубного теплообменника, б – подвод охлаждающего теплоносителя в верхнюю часть кожухотрубного теплообменника

Рисунок 21 – Схемы течения теплоносителя в кожухотрубном теплообменнике

7.5 Обработка результатов эксперимента:

Отчет должен содержать:

– цель работы;

– схему стенда;

– протокол проведенного эксперимента, подписанный лаборантом или преподавателем;

–диаграмму температурных напоров, расчеты логарифмического температурного напора, коэффициента теплопередачи, тепловой мощности и КПД теплообменника;

– заключение о проделанной работе.