7. Указания по оформлению отчета

Отчет по работе должен содержать:

7.1. Название, цель и задачи работы.

7.2. Перечень оборудования и измерительных приборов.

7.3. Краткое описание методики расчета теплопритоков

7.4. Таблицу результатов испытаний.

7.5. Расчеты требуемых величин для каждой поверхности холодильника.

7.6. Таблицу результатов вычислений.

7.7. Выводы.

8. Контрольные вопросы

8.1 Из каких видов теплопритоков складывается тепловая нагрузка на холодильник?

8.2 С какой целью проводится тепловой расчет холодильника и определяется тепловая нагрузка? В каких единицах измеряется величина тепловой нагрузки?

8.3 Из каких составляющих складывается суммарное термическое сопротивление теплопередающих поверхностей холодильника?

8.4 Какие способы переноса теплоты в пространстве Вы знаете?

8.5 Дайте определение понятию “Плотность теплового потока”. В каких единицах измеряется этот параметр?

Лабораторная работа № 2 исследование процесса теплопроводности в трубопроводах бытовых холодильников при течении жидкого и парообразного холодильного агента

1 Цель и задачи лабораторной работы:

1.1 Ознакомиться с основными рабочими процессами в холодильном агрегате холодильника "Минск-22"

1.2 Изучить методы расчета коэффициентов теплопередачи при течении жидкого и парообразного холодильного агента в трубопроводах бытового холодильника

1.3 Освоить методику и приобрести исследовательские навыки по измерению температуры с помощью измерителя – регулятора универсального ТРМ 138.

1.4 Произвести расчеты коэффициентов теплопередачи при течении парообразного хладагента в нагнетательном трубопроводе и части конденсатора и течении жидкого хладагента на выходе из конденсатора

2 Оборудование и измерительные приборы

Контрольно-измерительный комплекс, используемый в данной лабораторной работе, предназначен для определения следующих параметров компрессионного холодильника:

• измерения температуры в основных термодинамических точках холодильного агрегата;

• давления на стороне всасывания и нагнетания.

• потребляемой компрессором мощности и силы тока.

2.1 В качестве датчиков температуры применены хромель-копелевые термопары, показания которых автоматически регистрируются универсальным восьмиканальным измерителем – ТРМ 138. Интервал измеряемых температур: от 0С до 200С. Запись температур - дискретная, через 5 или 20 сек.

2.2 Измерительный комплекс К 505 позволяет измерять подаваемое напряжение, потребляемую компрессором мощность и силу тока. В электрической схеме стенда установлен латр, позволяющий корректировать величину подаваемого напряжения.

3 Методика расчета коэффициентов теплопередачи в трубопроводах холодильного агрегата при течении жидкого и парообразного хладагента

Данная лабораторная работа направлена на изучение процесса теплообмена в трубопроводах бытового холодильника при течении без изменения агрегатного состояния. Процессы теплообмена без изменения агрегатного состояния холодильного агента в бытовом компрессионном холодильнике происходят в нагнетательном трубопроводе, части конденсатора до начала процесса конденсации, во всасывающем трубопроводе.

Нагнетательный трубопровод и часть конденсатора, в которых происходит охлаждение паров холодильного агента от температуры на выходе из нагнетательного патрубка компрессора до температуры конденсации называется участком тепловой стабилизации. На участке тепловой стабилизации происходит процесс теплообмена паров холодильного агента с окружающей средой.

Процесс течения жидкого хладагента без изменения агрегатного состояния наблюдается на выходе из конденсатора. Эта часть конденсатора называется участком переохлаждения жидкого хладагента.

Коэффициент теплопередачи участка тепловой стабилизации рассчитывается из уравнения:

,				(1)
где	1т, 2т		коэффициенты теплоотдачи соответственно внешней и внутренней поверхности трубопроводов;
	с		толщина стенки трубопровода;
	м		коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлен трубопровод при температуре Тст = 0,5(Ттн + Ттк);
	Ттн, Ттк		температура стенки трубопровода в начале и конце участка тепловой стабилизации.

Коэффициент теплопроводности для трубопроводов из меди при Т = 273 К составляет _м = 393 Вт/(мК), при Т = 373 К равно _м = 385 Вт/(мК), для промежуточных значений температуры вычисляется на основе приведенных данных методом линейной интерполяции.

Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности участка тепловой стабилизации рассчитывается на основе критериального уравнения:

,								(2)
где	Nu1т					число Нуссельта, характеризующее интенсивность теплоотдачи от паров хладагента;
	d1т					внутренний диаметр трубопровода, равный 0,004 м;
	1т					коэффициент теплопроводности паров хладагента при температуре Тх, определяемый из таблицы 2 приложения.
;								(3)
;								(4)
;								(5)
где	Тн				температура перегретых паров в начале участка тепловой стабилизации;
	Тк				температура конденсации холодильного агента.
,									(6)
где						коэффициент гидравлического сопротивления;
	Re1т					число Рейнольдса, характеризующее соотношение сил инерции и сил вязкости в потоке паров хладагента;
	Pr1т					число Прандтля, характеризующее соотношение молекулярных свойств переноса количества движения и теплоты и определяемое из таблицы 2 приложения при температуре Тх.
,									(7)
где	1т					средняя скорость хладагента на участке тепловой стабилизации;
	1т					коэффициент кинематической вязкости хладагента, определяемый при температуре Тх из таблицы 2 приложения.
,									(8)
где	vн, vк						удельный объем перегретых и насыщенных паров хладагента;
	Gа						массовый расход холодильного агента.
,									(9)
где				эквивалентная абсолютная шероховатость внутренней поверхности трубопровода; для медных трубопроводов =1,510^-6 м.

Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности участка термической стабилизации рассчитывается как сумма двух составляющих: коэффициента теплоотдачи _кт, учитывающего влияние конвективного теплообмена, и коэффициента теплоотдачи _лт, учитывающего влияние теплового излучения:

;								(10)
,								(11)
где	Nu2т				число Нуссельта;
	в				коэффициент теплопроводности воздуха при температуре окружающей среды Тос, определяется из таблицы 4 приложения;
	d2т				наружный диаметр трубопровода, равный 0,006 м.
,								(12)
где	Prв			число Прандтля для воздуха при температуре Тос, определяемое из таблицы 4 приложения;
	Crт			число Грасгофа, характеризующее эффективность подъемной силы, которая вызывает свободноконвективное движение потока.
,								(13)
где	 = 1/Тос						температурный коэффициент объемного расширения воздуха;
	Тст = 0,5(Ттн+Ттк)						средняя температура наружной поверхности участка тепловой стабилизации;
	в						коэффициент кинематической вязкости воздуха.

Лучистая составляющая коэффициента теплоотдачи рассчитывается на основе закона Ньютона - Рихмана:

,						(14)
где	qлт		плотность теплового потока, определяемая из уравнения (15):
,						(15)
где	 = 5,6710^-8 Вт/(м^2К^4)				постоянная Стефана - Больцмана;
	с = 0,9				коэффициент полного нормального излучения поверхности конденсатора;
	в = 0,3				- коэффициент полного нормального излучения влажного воздуха.

Коэффициент теплопередачи участка переохлаждения жидкости рассчитывается из уравнения:

,				(16)
где	1п, 2п		коэффициенты теплоотдачи соответственно внешней и внутренней поверхности трубопровода;
	с		толщина стенки трубопровода;
	м		коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлен трубопровод, при температуре Тсп = 0,5(Тпн + Тпк);
	Тпн, Тпк		температура стенки трубопровода в начале и конце участка переохлаждения.

Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях рассчитываются аналогично соответствующим коэффициентам для участка тепловой стабилизации.

,						(17)
где	Nu1п				число Нуссельта;
	d1п				внутренний диаметр трубопровода, равный 0,004 м;
	1п				коэффициент теплопроводности жидкого хладагента при температуре Тх, определяемый из таблицы 3 приложения.
;						(18)
;						(19)
;						(20)
где	Т'н			температура жидкого хладагента в начале участка переохлаждения, соответствующая температуре конденсации;
	Т'к			температура в конце участка переохлаждения жидкого холодильного агента.