9.5 Обробка результатів досліду

Результати замірів при “прямотоці” і “протитоці” усереднюються.

Площа поверхні теплообміну визначається за формулою:

, (9.9)

де d_1З - зовнішній діаметр внутрішньої труби, м; l - загальна довжина внутрішніх труб від початкового до кінцевого термометрів опору (табл.9.3).

Тепловий потік визначається за формулою:

. (9.10)

Будуються графіки t=f(F) для “прямотоку” і “протитоку” без масштабу.

Середній температурний напір, дослідний коефіцієнт теплопередачі визначаються за формулами (9.7), (9.8) - для “прямотоку” і “протитоку”.

Визначають середній дослідний коефіцієнт теплопередачі.

Результати середнього дослідного коефіцієнта теплопередачі заносять в табл.9.2, після чого визначають коефіцієнт теплопередачі розрахунковим шляхом.

Швидкість руху гарячої води визначається за формулою:

, (9.11)

де f₁ - площа перерізу внутрішньої труби, м²; ₁ - густина гарячої води при середній температурі t_c1=(t₁+t₁)/2, кг/м³.

Швидкість руху холодної води визначається за формулою:

, (9.12)

де f₂ - площа перерізу кільцевого простору між зовнішньою і внутрішньою трубами, м²; ₂ - густина гарячої води при середній температурі t_c2=(t₂+t₂)/2, кг/м³.

Критерій Рейнольдса для потоку гарячої води:

. (9.13)

Критерій Рейнольдса для потоку холодної води:

, (9.14)

де ₁, ₂ - кінематична в’язкість гарячої та холодної води, м²/с; d_1В, d_1З, d_2В - відповідно, внутрішній і зовнішній діаметри внутрішньої труби, внутрішній діаметр зовнішньої труби.

Критерій Нуссельта при Re>10⁴ для потоку гарячої води визначається за формулою:

, (9.15)

де Pr_p - критерій Прандтля.

Коефіцієнт тепловіддачі від гарячої води до внутрішньої поверхні труби:

, (9.16)

де ₁ - коефіцієнт теплопровідності гарячої води, Вт/(мК).

Критерій Нуссельта при 2300<Re<10⁴ для потоку холодної води визначається за формулою:

. (9.17)

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні внутрішньої труби до холодної води:

, (9.18)

де ₂ - коефіцієнт теплопровідності холодної води, Вт/(мК).

Лінійний коефіцієнт теплопередачі:

, (9.19)

де ₀ - коефіцієнт теплопровідності матеріалу внутрішньої труби (сталь), рівний 57 Вт/(мК).

Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі теплообмінного апарату

, (9.20)

де d_сер=(d_1В +d_1З )/2.

Необхідні дані для розрахунку наведені в табл.9.3 і 9.4.

Результати розрахунків заносяться в табл.9.2.

Таблиця 9.2 - Результати розрахунку коефіцієнта теплопередачі

Найменування величин	Позна-чення	Одиниця вимірювання	Числове значення
Площа поверхні теплообміну	F	м^2
Тепловий потік	Q	Вт
Середній температурний напір:
Прямотік	t	^0С
Протитік	t	^0С
Дослідний коефіцієнт теплопередачі	kдосл.	Вт/(м^2К)
Швидкість руху гарячої води	w1	м/c
Швидкість руху холодної води	w2	м/c
Число Рейнольдса для гарячої води	Reр1	-
Число Рейнольдса для холодної води	Reр2	-
Критерій Нуссельта для гарячої води	Nu1	-
Критерій Нуссельта для холодної води	Nu2	-
Коефіцієнт тепловіддачі від гарячої води до стінки	1	Вт/(м^2К)
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до холодної води	2	Вт/(м^2К)
Коефіцієнт теплопередачі лінійний	kl	Вт/(м^2К)
Коефіцієнт теплопередачі розрахунковий	kP	Вт/(м^2К)

Таблиця 9.3 - Основні характеристики теплообмінного апарату типу “труба в трубі”

Показники	Позначення	Числове значення, м
Довжина труб	l	4,0
Внутрішній діаметр внутрішньої труби	d1В	0,015
Зовнішній діаметр внутрішньої труби	d1З	0,020
Внутрішній діаметр зовнішньої труби	d2В	0,038

Таблиця 9.4 - Теплофізичні властивості води

t,^0С	, кг/м^3	ср10^-3, Дж/(кгК)	, Вт/(мК)	a10^+6, м^2/с	10^+6, м^2/с	10^+6, 1/К	Pr
0	999,9	4,212	0,560	13,2	1,789	-0,63	13,5
10	999,7	4,191	0,580	13,8	1,306	0,70	9,45
20	998,2	4,183	0,597	14,3	1,006	1,82	7,03
30	995,7	4,174	0,612	14,7	0,805	3,21	5,45
40	992,2	4,174	0,627	15,1	0,659	3,87	4,36
50	988,1	4,174	0,640	15,5	0,556	4,49	3,59
60	983,1	4,179	0,650	15,8	0,478	5,11	3,03
70	977,8	4,187	0,662	16,1	0,415	5,70	2,58
80	971,8	4,195	0,669	16,3	0,365	6,32	2,23
90	965,3	4,208	0,676	16,5	0,326	6,95	1,97
100	958,4	4,220	0,684	16,8	0,295	7,52	1,75
110	951,0	4,233	0,685	17,0	0,272	8,08	1,60
120	943,1	4,250	0,686	17,1	0,252	8,64	1,47