2. Описание лабораторного стенда

Установка типа «труба в трубе» для изучения теплопередачи (рис.5) состоит из теплообменника 1, термостата 2, бачка для измерения расхода воды 3, системы соединительных трубок, термометров для измерения температур греющей 4 и обогреваемой воды 5 на входе и выходе из теплообменника.

Теплообменный аппарат представляет собой горизонтальный двухтрубный элемент, выполненный из латунных трубок. Внутренняя трубка имеет наружный диаметр 14 мм с толщиной стенки, равной 1 мм, а наружная трубка соответственно 19 мм и 1 мм. Длина греющей секции lравна 750 мм. Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду теплообменник и соединительные трубки покрыты снаружи тепловой изоляцией.

Горячая вода из термостата 2 поступает во внутреннюю трубку теплообменника, движется по нему всегда в одном направлении в тепмостат. Температура горячей воды на входе и выходе из теплообменника изменяется ртутным термометрами 4 (диапазон измерений ^оС, цена одного деления = 1^оС). Число значащих цифр при снятии показаний с пр)

Вода из водопровода поступает в межтрубное пространство теплообменника. Температура холодной воды на входе и выходе из теплообменника изменяется ртутным термометрами 5 (диапазон измерений ^оС, цена одного деления = 1^оС).

Направление движения холодной воды можно изменить при помощи трехходового крана 6 и кранов 7 и 8. При прямотоке трехходовой кран 6 должен находиться в I-м положении (рис.5), кран 7 должен быть закрыт, а кран 8 – открыт. При противотоке трехходовой кран 6 должен находиться в 2-м положении , кран 7 должен быть открыт, а кран 8 – закрыт.

Расход холодной воды измеряется с помощью мерного бачка 3, для чего закрывается сливной кран 9. Засекая время, по уровню воды в мерном стекле бачка, определяют количество холодной воды, скопившееся за 5 минут. По замерному количеству холодной воды и известному промежутку времени рассчитывается секундный расход холодной воды. Расход горячей воды определяется по тарировочной кривой, характеризующей зависимость расхода горячей воды от температуры за термостатом (тарировочная кривая помещена на лабораторном стенде).

3. Методика проведения эксперимента

Для расчета теплообменных устройств, имеющих относительно простую геометрическую форму, используются данные по теплоотдаче, полученные при исследовании на опытных образцах в лабораторных условиях, то есть используется метод теплового моделирования. Этот метод используется в данной лабораторной работе.

Тепловое моделирование представляет собой метод экспериментального исследования, в котором изучение какого-либо теплового явления производится на модели. Метод теплового моделирования допускает проведение опытов в условиях низких температур. Необходимо, чтобы в модели был осуществлен процесс, подобный процессу, происходящему в реальных условиях, и выполнены все требуемые измерения и наблюдения. Кроме теплофизического подобия, необходимо соблюдать и геометрическое подобие.

В лабораторной работе необходимо экспериментальным путем определить среднее значение коэффициента теплоотдачи теплообменника и сравнить с значением коэффициента теплоотдачи, рассчитанным по критериальным уравнениям.

1. После ознакомления с экспериментальной установкой необходимо заготовить форму протокола для записи измерений.

Протокол

Схема движения воды
Прямоток						Противоток
Расход воды		Температура воды				Расход воды		Температура воды
горячей G1 кг/с	холод-ной G2 кг/с	Горячей		холодной		горячей G1 кг/с	холод-ной G2 кг/с	горячей		холодной
		^0C	^0C	^0C	^0C			^0C	^0C	^0C	^0C

2. Установить схему движения горячей и холодной воды «прямоток», для чего трехходовой кран 6 перевести в I-м положение, кран 7 закрыть, а кран 8 – открыть.

3. Установить по заданию преподавателя режим работы термостата и измерить температуру горячей и холодной воды на входе (соответственно и) и выходе из теплообменника через 5 минут. Показания записать в протокол.

4. При достижении установившегося теплового режима, когда показания этих температур на протяжении последних 3 замеров остаются неизменными, измерения температур и запись результатов измерений в протокол при указанной схеме движения прекращаются.

5. Закрыть сливной вентиль 9 и провести измерение расхода холодной воды по методу, описанному в разделе «Методика эксперимента».

6. Открыть сливной вентиль 9 и под руководством преподавателя или лаборанта установить схему движения воды «противоток», для чего трехходовой кран 6 перевести во 2-е положение, кран 7 открыть, а кран 8 – закрыть.

7. Режим работы термостата, а также расход холодной воды при прямотоке и противотоке должны быть одинаковы.

8. Для схемы «противоток» повторить эксперимент и результаты измерений температур занести в протокол.