Изучение работы и испытание радиаторной градирни

Цель работы – практическое ознакомление с оборудованием лабораторного стенда радиаторной градирни, экспериментальное определение тепловой мощности, коэффициента теплопередачи и расхода охлаждающего воздуха в охладителе при различных режимах его работы.

Основные понятия

Радиаторные градирни (сухие) используют в районах с ограниченными водными ресурсами. Они бывают как с искусственной, так и с естественной тягой воздуха.

Радиаторная градирня представляет собой систему радиаторов, выполненных из стали или сплава меди и алюминия, и скомпонованных в несколько секций. Малая теплоемкость воздуха и низкий коэффициент теплопередачи от воды к воздуху через стенки радиаторов требуют создания сильно развитой поверхности охлаждения и осуществления циркуляции больших количеств воздуха через радиаторы.

В теплое время года температура охлажденной, воды значительно выше, чем в испарительных градирнях и бывает на 15-20 °С выше температуры воздуха. Зимой вода охлаждается до более низких температур и составляет 5-6 °С. Охлаждение воды может быть улучшено орошением водой наружной поверхности радиаторов.

Стоимость радиаторных градирен выше стоимости испарительных градирен.

Площадь поверхности оребренных радиаторов определяется по формуле:

, (4.1)

где - коэффициент теплопередачи через оребренную стенку Вт/м²°С;

- тепловая мощность охладителя, Вт;

- средняя температура охлаждаемой воды, °С;

- средняя температура охлаждаемого воздуха, °С;

Тепловая мощность определяется из выражения:

Q=G·(t₁-t₂)·c=V·c_В·(θ₂-θ₁), (4.2)

где G – расход воды через охладитель, кг/с;

c – теплоемкость воды , Дж/кг· °С;

t₁, t₂- температура воды на входе и на выходе из охладителя, °С;

V – массовый расход воздуха, кг/с;

c_В - теплоемкость воздуха, Дж/кг· °С;

θ₂-θ₁ - разность температур отводимого воздуха и воздуха, поступающему в охладитель, °С;

Коэффициент теплопередачи через ребристую стенку:

(4.3)

где: – коэффициент теплоотдачи с гладкой стороны;

- приведенный коэффициент теплоотдачи со стороны ребристой поверхности;

- термическое сопротивление загрязнений ребристой

поверхности, м²°С /Вт;

, - толщина и коэффициент теплопроводности материала стенки (плоской стенки или стенки трубки без ребер);

- площадь гладкой поверхности стенки;

=F_Р+F_П - площадь ребристой поверхности стенки, равная площади ребер F_Ри площади стенки в промежутках между ребрами F_П.

При оребрении стремятся к выполнению условия:

∙ ≈ ∙ . (4.4)

Отношение величин оребренной поверхности и гладкой называют коэффициентом оребрения и выбирают обычно в пределах конструктивных возможностей от 4 до 10.

Методика эксперимента

2.1 Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, схема которой представлена на рис.4.1, состоит из оребренного теплообменника (сухой градирни 1; вентилятора 2; змеевика 4; емкостей 3, 5; насоса 6, крана 7, ТЭНа 8, системы трубопроводов 9 и измерительных приборов).

Вода подается в змеевик сухой градирни 1, где охлаждается воздухом, подаваемым вентилятором 2. Охлажденная вода из градирни стекает в емкость 3 и затем с помощью насоса 6 направляется в змеевик 4, где осуществляется подогрев оборотной воды за счет горячей воды в емкости 5.

Обогрев емкости 5 осуществляется электроэнергией от ТЭНа 8. После подогрева вода вновь подается на охлаждение в градирню.

В эксперименте производятся замеры температур охлажденной и подогретой воды ртутными термометрами 10. Расход циркуляционной воды замеряется ротаметром 11. По термометрам 12 и 13 замеряется соответственно температура атмосферного воздуха на входе и выходе из градирни.

2.2. Экспериментальное изучение работы сухой градирни.

Изучение работы радиаторной градирни, экспериментальное определение ее тепловой мощности, коэффициента теплопередачи и расхода охлаждающего воздуха при различных режимах основано на определение количества охлаждающей воды и измерение температур воды и воздуха в охладителе. Измерения проводятся в стационарном установившемся режиме.

Точность измерения параметров определяется погрешностью средств измерения.

Температура потоков воды и охлаждающего воздуха измеряется ртутным термометром с диапазоном измерения 0,,+50⁰С с классом точности 0,25.

Количество воды определяется по показаниям ротаметра РС-3 диапазон измерения составляет 0,02 – 0,1 кг/с погрешность измерений 1,5%

При проведении эксперимента каждый единичный опыт следует повторить достаточное число раз, чтоб случайные ошибки результата были незначительные по сравнению с систематическими.

Требования охраны труда

1. К выполнению работы допускаются студенты, прослушавшие инструктаж по технике безопасности и правила проведения работ в лаборатории “Технологические энергоносители промышленных предприятий”, ознакомившиеся с правилами безопасности и методикой проведения эксперимента.

2. Работа проводится только под контролем преподавателя или лаборанта.

3. Перед включением стенда необходимо убедиться в надежности изоляции всех его токоведущих элементов, исправности коммутирующих и измерительных приборов, наличия заземления.

4. Во время проведения опыта нельзя касаться металлических частей установки.

5. Не разрешается оставлять включенную установку без присмотра. Студентам запрещается производить любые действия, не предусмотренные методикой выполнения работы.

Порядок выполнения работы

1. После изучения руководства и установки включают вентилятор 2. Устанавливают заданный преподавателем расход воздуха.

2. Включают насос 6 и, регулируя вентилем 7, подают в теплообменнике определенный расход воды.

3. В последующих трех опытах меняют расход воздуха. Для каждого из трех значений расхода воздуха проводят эксперимент при различных расходах охлаждаемой воды.

Рис.4.1. Схема лабораторной установки

1-сухая градирня; 2-вентилятор; 3- емкость; 4- змеевик; 5- емкость;

6- насос; 7- кран; 8- тэн; 9- трубопровод; 10- термометры для воды; 11- ротаметр; 12, 13-термометры для воздуха.

4. В каждом опыте замеряют расход воды, температуру воды и воздуха на входе и после теплообменника при установившемся режиме. Значения измеренных величин вносят в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Протокол записи показаний приборов