Конденсат

Вода

Рис. 2.21. Принципиальная схема лабораторной установки:

1 – теплообменник-конденсатор; 2 – паровой котел; 3 – уровнемер; 4 –

регулятор напряжения; 5 – ротаметр; 6 – мерник конденсата; 7 –цифровой индикатор; 8, 9, 10, 11 – термопары; 12, 13 – вентили

Ход работы:

1. Емкость испарителя заполняется водой до указанной отметки на уровнемере

(3).

2. Включается электронагреватель и вода в испарителе доводится до кипения.

3. Регулированием тепловой мощности испарителя устанавливается заданная производительность по пару.

4. С помощью вентиля (12) и ротаметра (5) устанавливают заданный расход охлаждающей воды, которая подается в конденсатор.

5. Выход установки на стационарный режим работы контролируется по показаниям термопары (9).

6. По достижении стационарного теплового режима, характеризующегося

постоянством температуры охлаждающей воды на выходе из конденсатора, на протяжении 10 – 15 минут с интервалом 2 – 3 минуты записывают показания термопар и уровень конденсата в сборнике. Кроме того, в таблицу 1(2) заносятся следующие параметры: сила тока и напряжение, показания ротаметра и массовый расход охлаждающей воды, определяемый по калибровочному графику.

7. Записываются геометрические размеры теплообменника, приведенные на лабораторном стенде.

8. По истечении заданного времени установка выключается. При этом сначала

отключается нагреватель испарителя, а затем прекращается подача охлаждающей воды. При проведении опыта следует контролировать объём воды в испарителе по уровнемеру. При снижении уровня до минимальной отметки установка немедленно выключается для предотвращения выхода из строя нагревательного элемента.

Таблица экспериментальных данных

Таблица 1(2)

Обработкарезультатовэксперимента

1. Рассчитываем расход насыщенного пара:

D= Vρк / τоп ,

где V – объём конденсата (м3), собранного за время τоп стационарного режима работы; ρк – плотность конденсата (воды), кг/м3.

2. Определяем коэффициент полезного действия испарителя:

η =

где rисп. - теплота парообразования, Дж/(кг·К).

3. Проверяем тепловой баланс конденсатора: Q1+Q2=Q3.

Тепловой поток от конденсирующегося пара:

Q1=D·rисп.

Тепловой поток от охлаждающегося конденсата:

Q2=Dcк(tнас-tк).

Тепловой поток, подводимый к охлаждающей воде:

Q3=Gвcв(tвк-tвн). В этих уравнениях:

Gв - расход воды, кг/с; ск, св – теплоемкости конденсата и воды, Дж/(кг·К); tнас, tк – температуры насыщенного пара и конденсата, tвн, tвк – начальная и конечная температуры охлаждающей воды, оС.

4. Рассчитываем среднюю разность температур между теплоносителями:

Δt_ср =

ln

5. Находим поверхность теплообмена:

F= πdcpL,

где L - длина трубы, dср=0,5(dн+dв) – средний диаметр трубы.

6. Определяем коэффициент теплопередачи по опытным данным:

Коп

= Q3

F Δt_с

.

7. Находим расчетное значение коэффициента теплопередачи:

K =

где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи со стороны конденсирующегося пара и охлаждающей воды; δст – толщина стенки трубы, λст – теплопроводность материала стенки.

При определении коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующегося пара можно использовать уравнения в зависимости от расположения конденсатора в пространстве.

Расчет коэффициента теплоотдачи со стороны охлаждающей жидкости проводят в следующем порядке.

Находим скорость движения жидкости:

W = .

Определяют режим движения жидкости, характеризующийся критерием

Рейнольдса:

Re= Wdэ ρ,

μ

где ρ – плотность воды при средней температуре кг/м3; μ - вязкость воды при

средней температуре, Па·с.

Эквивалентный диаметр канала кольцевого сечения:

dэ=Dк-dн. В зависимости от режима движения жидкости выбирают критериальное уравнение для расчета критерия Нуссельта, затем рассчитывают

коэффициент теплоотдачи:

α = Nuλ.

2 d

э

9. Сравнивают численные значения опытного и расчетного коэффициентов теплопередачи.

10.Делают выводы по работе.

Приложение

Физические свойства сухого воздуха

(P0=760 мм рт. ст. = 1,013·105 Па)

Таблица 1

Физические свойства воды на линии насыщения

Таблица 2

β·10 ,

Таблица 3

Плотность и коэффициент теплопроводности некоторых материалов, металлов,

сплавов при 0 ÷100°С

Таблица 4

Некоторые свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления

Рис.1. Поправочные коэффициенты ε∆tдля смешанного тока в многоходовых

кожухотрубчатых теплообменниках:

а – с одним ходом в межтрубном пространстве и двумя, четырьмя, шестью и более ходами в трубном пространстве; б – с двумя ходами в межтрубном пространстве с поперечными перегородками и четырьмя ходами в трубном пространстве; Р=(t2-t1)/(T1-t1); R=(T1-T2)/(t2-t1)

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 204; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!