Лабораторная работа №1 Исследование теплопередачи и гидравлического сопротивления в водоводяном теплообменнике.

(продолжительность лабораторного занятия – 4 часа, домашняя работа – 2 часа)

Цель работы:

1. Определить опытным и расчетным путем значения коэффициентов теплопередачи в зависимости от скорости течения теплоносителя.

2. Определить гидравлическое сопротивление в зависимости от скорости теплоносителя.

1 Общие указания

Для выполнения настоящей работы необходимо знать следующие основные положения:

1. Теплообменный аппарат или теплообменник - это устройство, предназначенное для передачи тепла от одного теплоносителя к другому. Конструкции теплообменников весьма разнообразны.

2. По принципу действия различают рекуперативные, регенеративные и смесительные.

3. По направлению движения теплоносителей рекуперативные теплообменники разделяют на прямоточные, противоточные и с перекрестным током.

4. Интенсивность процесса теплообмена в рекуперативных теплообменниках оценивается коэффициентом теплопередачи.

где -коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к разделительной стенке,

-толщина разделительной стенки, м;

-коэффициент теплопроводности материала разделительной стенки, ;

-коэффициент теплоотдачи от разделительной стенки к нагреваемой жидкости, .

5. Определение коэффициента теплоотдачи является наиболее трудной и ответственной задачей при расчете теплообменных аппаратов. В настоящее время коэффициенты теплоотдачи определяются из критериальных уравнений, явный вид которых находится экспериментально для каждого вида теплообмена.

2 Методика проведения эксперимента

Схема опытной установки представлена на рис. 1.1. Установка состоит из водяного теплообменника 1 и водяного подогревателя 2.

Рис.1.1 Принципиальная схема установки для испытания теплообмена

Поверхность нагрева 10 теплообменника 1 выполнена из медной трубки наружным диаметром 12 мм, толщиной 2 мм и длиной 5.5 м. Она представляет собой змеевик диаметром 80 мм, имеющий 22 витка с шагом 32 мм.

Холодная вода поступает в нагреватель 2, где она подогревается, а затем подается в межтрубное пространство теплообменника 1, где отдает свое тепло через стенку холодной воде, протекающей внутри змеевика. Для уменьшения тепловых потерь теплообменник 1 и нагреватель 2 покрыты тепловой изоляцией.

Измерение расхода воды производится при помощи мерных сосудов 5.

Гидравлическое сопротивление ∆p теплообменника измеряется v-образным манометром 6.

Температура воды измеряется термопарами 7, установленными на входе и выходе теплоносителей в теплообменнике. Температура поверхности змеевика измеряется термопарами 8, заделанными в стенку змеевика.

Измерение Э.Д.С. производится потенциометром 9. Температура холодных спаев измеряется термометром. Маркировка термопар имеется на стенде.

Изучить устройство опытной установки, знать назначение каждого ее элемента.

Подать воду на теплообменник и на водяной подогреватель. Отрегулировать расход воды через теплообменник так, чтобы перепад давлений ∆p по v-образному манометру составлял 70 мм. в. ст., а через водяной подогреватель так, чтобы температура воды на выходе была равной 60-70 ºС.

При установившемся тепловом режиме записать показания всех измерительных приборов в таблицу (таблица 1.1).

Произвести такие же замеры для перепада давлений 110, 210 мм. вод. ст.

Выключить нагреватель, а затем и воду на теплообменник и водяной нагреватель.

В установке расход греющего теплоносителя не изменяется, а расход нагреваемого теплоносителя изменяется.

Результаты измерений заносятся в таблицу.

Таблица 1.1 Результаты измерений

	Горячая вода			Холодная вода
	Масса воды М1,кг	Время измерения τ1,с	Расход жидкости G1, кг/с	Масса воды М2, кг	Время измерения τ2,с	Расход жидкости G2, кг/с	Перепад давлений ∆p мм.в.ст
11
22
33

Продолжение таблицы 1.1

Теплоносители

Стенка

E1’, mV

t1, °C’

E1’’, mV

t1’’, °C

E2’, mV

t2’, °C

E2’’, mV

t2’’, °C

Eст1, mV

tcт1, °C

Ecт2, mV,

tcт2, °C

1

2

3

Включение и выключение установки, а также режима ее работы, производятся под наблюдением преподавателя.