Лабораторная работа

Определение коэффициента теплопередачи

при течении жидкости в трубе

Архангельск 2008

1. Теоретические основы работы

1.1. Экспериментальный метод определения коэффициента теплопередачи

В данной работе изучается теплообменный аппарат, в котором теплоносители находятся в однофазном состоянии и не контактируют друг с другом непосредственно. Такие аппараты называют поверхностными теплообменниками или рекуперативными. Установка позволяет осуществить две простых схемы движения теплоносителей: прямоточная (теплоносители движутся в одном направлении) и противоточная (теплоносители движутся в противоположных направлениях). Целью данной работы является экспериментальное определенного коэффициента теплопередачи от «горячего» теплоносителя к «холодному» и сравнение его с расчетной величиной.

Тепловой поток, отдаваемый горячим теплоносителем рассчитывается по формуле

(1)

Воспринимаемый тепловой поток холодным теплоносителем считается аналогично

, (2)

где t₁ и t₂ – температуры горячего и холодного теплоносителей соответственно. Индексы «штрих» и «два штриха» - соответствуют условиям на входе и выходе;

Cp₁ и Cp₂ – изобарные теплоемкости теплоносителей (в данном случае величины можно принять равным 4180 Дж/(кг*К), поскольку теплоносителем является вода, а в рабочем интервале температур её теплоемкости слабо отличается от вышеприведенной величины);

G₁ и G₂ – массовые расходы теплоносителей (кг/с)

, (3)

где V – объемный расход (м³/c);

плотность воды (принять 994 (кг/м³).

КПД теплообменника - отношение (4)

(4)

Тепловой поток в окружающую среду (потери тепла) определяется разностью

. (5)

Для точности дальнейшего расчета воспользуемся средней между ними величиной.

(6)

Уравнение теплопередачи для цилиндрического теплообменника будет выглядеть следующим образом

, (7)

где l – длина поверхности теплообмена (длина наименьшей между внутренней и внешней трубой)

Среднелогарифмический температурный напор равен

, (8)

где T_Б и T_М - большая и меньшая разница температур в концевых сечениях теплообменника (независимо от схемы движения теплоносителей), то есть T₁ = t₄ – t₁ ;T₂ = t₃ – t₂ , если T₁ > T₂ значит T_Б = T₁ ;T_М = T₂

Коэффициент теплопередачи будет равен:

(9)

Формула (9) используется для экспериментального определения коэффициента теплопередачи.