4. Обработка результатов эксперимента

Для обработки нужно использовать данные, полученные только при установившемся тепловом режиме работы теплообменника. Обычно берут среднее значение температур воды из последних трех записей. Коэффициент теплопередачи теплообменника вычисляется по уравнению (19).

Количество теплоты, переданное горячей водой и воспринятое холодной, определяется по уравнению теплового баланса.

, (20)

где G₁иG₂– соответственно расходы горячей и холодной воды, кг/c;c_р1и с_р2- удельные теплоемкости горячей и холодной воды, определяются из табл.1 по средним температурам;и, кДж/(кг·К); ,,,- температуры горячей и холодной воды на входе и выходе из теплообменника,⁰С;Q- количество теплоты, теряемое теплообменником в окружающую среду, Вт.

При наличии хорошей тепловой изоляции теплообменника можно принять Q=0.

Средний логарифмический температурный напор определяется по формуле

, (21)

где ,– наибольший и наименьший температурные напоры,⁰С.

Характер изменения температур горячей и холодной воды при прямотоке и противотоке показан на рис.6.

В качестве расчетной площади поверхности теплообмена принимается площадь поверхности, подсчитанная по среднему диаметру внутренней трубки,

, (22)

где

Вычислив Q,Fи, определим коэффициент теплопередачи по уравнению (19). Интенсивность передачи теплоты от одной жидкости к другой через разделяющую цилиндрическую стенку часто характеризуется линейным коэффициентом теплопередачи к_l, Вт/(м·К)

. (23)

Полное представление об условиях протекания процесса теплообмена в теплообменнике позволяет получить коэффициенты теплоотдачи ₁и₂, которые характеризуют соответственно интенсивность теплообмена между горячей водой и стенкой, стенкой и холодной водой. Значение₁и₂необходимо рассчитать по соответствующим критериям уравнения теплообмена при вынужденном движении жидкости в трубах [1], с. 173-189.

После определения ₁и₂вычисляется расчетный линейный коэффициент теплоотдачипо формуле

, (24)

где ₁- коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке, Вт/(м²·К);₂- коэффициент теплоотдачи от стенки к холодной воде, Вт/(м²·К);- коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/(м·К);d₂,d₁- соответственно для внутренней трубки теплообменника наружный и внутренний диаметр, м.

Для каждой схемы движения теплоносителя проводятся свои расчеты, и результаты заносятся в табл.2.

Средние скорости движения холодной W_хви горячей водыW_гв необходимые для вычисления₁и₂определяются по формулам:

для горячей воды

, (25)

для холодной воды

. (26)

Здесь _гви_хв– соответственно плотности горячей и холодной воды, кг/м³, выбираемые из таблицы 1 по средним температурами;D₁– внутренний диаметр наружной трубы, м.

Таблица 1

Физические свойства воды

^0С	Р 10 ^-5, Па	, кг/м^3	ср, кДж/(кг·К)	·10^2, Вт/(м·К)	υ·10^6, м^2/с
0	1,013	999,9	4,212	55,1	1,789
10	1,013	999,7	4,191	57,4	1,306
20	1,013	998,2	4,183	59,9	1,006
30	1,013	995,7	4,174	61,8	1,805
40	1,013	992,2	4,174	63,5	1,659
50	1,013	988,1	4,174	64,8	1,556
60	1,013	983,2	4,179	65,9	1,478
70	1,013	977,8	4,187	66,8	1,415
80	1,013	971,8	4,195	67,4	1,365
90	1,013	965,3	4,208	68,0	1,326