Экспериментальная установка

Основным элементом экспериментальной установки является секция кожухотрубного рекуперативного водоводяного теплообменника (рис. 2). В установке последовательно включены две секции. Рабочая (активная) длина трубного пучка каждой секции составляет мм.

Первичная (горячая вода) протекает в межтрубном пространстве. Наружный диаметр кожуха мм, внутренний мм.

Вторичная (холодная) вода протекает внутри пяти медных трубок диаметром мм и с коэффициентом теплопроводности Вт/(мК).

Горячая вода поступает из тепловой сети, а холодная вода – из водопроводной сети. Расходы горячей и холодной воды определяются (замеряются) объемным способом с помощью водяных счетчиков 1 и 2.

Расходы теплоносителей должны регулироваться с помощью вентилей 8 и 9. Схема движения теплоносителей меняется с помощью вентилей 4, 5, 6 и 7. Причем направление движения горячего теплоносителя в процессе эксперимента остается постоянным, а направление течения холодной воды изменяется вентилями 4, 5 и 6, 7 по схеме прямоток и противоток. При включении схемы прямоток открыты вентили 4 и 7 и закрыты 5 и 6; для схемы противоток открыты вентили 5 и 6, закрыты 4 и 7.

Контроль за изменением температуры теплоносителей и достижением стационарного режима осуществляется с помощью термопар с потенциометром. Стационарным режимом считается режим, когда температуры на входе и выходе теплоносителей перестают зависеть от времени, т.е. остаются постоянными при постоянном расходе теплоносителей. Стационарный режим наступает примерно через 15-20 минут после смены расхода теплоносителей. Нельзя считать опыт потерянным при резком секундном изменении расхода теплоносителей, так как смысл эксперимента состоит в определении всех параметров как подсчитываемых (расчетных), так и определяемых по приборам (экспериментальных) в их среднем значении.

Измерение температур теплоносителей производится с помощью хромель-копелевых термопар с диаметром проволоки 0,5 мм и потенциометром КСП-2. Схема расположения термопар показана на рис. 3.

Для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду на установку нанесена тепловая изоляция из асбеста.

1, 2 – водяные счетчики; 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 – водяные вентили; 10 – трубный пучок; 11 – трубная доска;

12 – водяная камера; 13 – тепловая изоляция; 14 – хромель-копелевая термопара

Рисунок 2. – схема экспериментальной установки

1, 2, 3, 4 – термопары для измерения температур холодной (нагреваемой воды);

5, 6, 7, 8 – термопары для измерения температуры горячей (греющей воды); 9, 10 – термопары водосчетчиков;

11 – переключатель; 12 – компенсационные провода; 13 – потенциометр КСП-2

Рисунок 3. – Схема измерения температур

Порядок проведения эксперимента и обработка результатов исследований

После ознакомления с теорией, а также с описанием опытной установки и детальным знакомством с ней, необходимо заготовить форму журнала наблюдений. Все исследования необходимо начинать с минимального расхода теплоносителей при любой из двух схем движения (прямоток и противоток). Изменение расходов теплоносителей производится с таким расчетом, чтобы при каждой схеме движения теплоносителей было не менее трех опытных точек. Все опытные измерения проводятся при установившемся тепловом состоянии установки. Это состояние характеризуется неизменностью показаний приборов во времени. После того, как тепловое состояние установится для данного режима, необходимо произвести три записи показаний приборов с интервалом 3-5 минут. Расходы теплоносителей определяются временем расхода 10 литров. Результаты замеров внести в журнал наблюдений.

Переключить схему движения теплоносителей на противоток и произвести опыты и измерения в той же последовательности, что и для прямотока.

Обработка результатов эксперимента начинается с проверки теплового баланса между теплом, отданным горячей водой и теплом, полученным холодной водой. Полученные значения коэффициентов теплоотдачи и сравниваются со значениями, рассчитанными по одному из критериальных уравнений в зависимости от режима движения теплоносителя.

Расчет других параметров производится по формулам, приведенным в теоретической части.

Все расчеты должны быть произведены для греющего и нагреваемого теплоносителей и на их основе строятся графики: ; ; и график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева по четырем точкам: на входе в теплообменник , на выходе из первой секции ( одной секции), на входе во вторую секцию и на выходе из второй секции , т.е. зависимость .

Для холодного теплоносителя берутся точки замера температур 1, 2, 3 и 4, для горячего теплоносителя - точки 5, 6, 7 и 8.