Q= Q_П+Q_Т +Q_К+Q_потерь

гдеQ_П- тепло, передаваемое излучением, Вт;

Q_T - тепло, передаваемое теплопроводностью, Вт;

Q_K- тепло, передаваемое конвекцией, Вт;

Q_потерь - потери тепла через торцевые поверхности прослойки, если не выполнено условие безграничности для нее в осевом направлении (обычно

Q_потерь ≈0).

Для определения степени черноты поверхности твердого тела использован калориметрический метод, основанный на измерении количества тепла, отдаваемого телом посредством излучения, т.е.:

Q_П = Q-(Q_T + Q_K) ,

Далее:

Q=IU,







гдеQ- мощность, подводимая к электрическому нагревателю;

I - сила тока нагревателя, А\

U- напряжение на нагревателе, В;

T₁ - температура поверхности нагревателя, К;

Т₂ - температура поверхности оболочки, К;

d₁ - диаметр нагревателя, м;

d₂ - внутренний диаметр оболочки, м;

λ_экв - эквивалентный коэффициент теплопроводности воздушной прослойки, Вт/(м·К);

l- длина электрического нагревателя, м;

С₀ ≈ 5,67 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м²-К⁴);

F₁ - наружная поверхность электрического нагревателя, м²;

F₂- внутренняя поверхность оболочки, м²;

ε₁ - степень черноты поверхности нагревателя;

ε₂ - степень черноты внутренней поверхности оболочки;

ε_пр- приведенная степень черноты прослойка.

В итоге

(1)

где

(2)

Величину λ

---

_экв можно найти из критериального уравнения, описывающего теплопередачу через прослойки жидкостей:
(3)

Индекс "m" в уравнении означает, что все теплофизические параметры жидкости берутся при средней температуре:

t_m=[0,5-(t_l-t₂)]

А индекс "δ" означает, что в качестве определяющего размера взята толщина прослойки:



где λ_ж - коэффициент теплопроводности жидкости при температуреt_m, Вт/(м К);

- критерий Грасгофа;

v_m- кинематический коэффициент вязкосш воздуха при температуреt_m, д//с;

β_m- коэффициент объемного расширения жидкости при температуре t_m (для воздуха β_m=1/T_m), 1/К;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

Pr_m - критерий Прандтля для жидкостей при температуреt_m.
Описание экспериментальной установки:

Лабораторная установка состоит из цилиндрической трубы, в которую вмонтирован обогревательный элемент и пять термопар. Одна термопара измеряет температуру на нагревателе, остальные расположены в корпусе цилиндрической трубы. Выбор термопар осуществляется переключателем S1. Значение температуры показывает цифровой вольтметр DP-6.

Порядок проведения эксперимента:

По указанию преподавателя сначала установить ручку автотрансформатора «Регулятор напряжения» в положение 50В, установить ручку галетного переключателя «Выбор установки» в положение «ММТП 011», затем включить питание стенда. После чего включится

соответствующая экспериментальная установка, что просигнализирует горящий светодиод над установкой.

После того, как установится стационарный режим, снять значения температур

Устанавливая напряжение на автотрансформаторе 100 В, 150 В, 200 В повторить эксперимент.

Полученные значения внести в табл. 1.

---

Табл. 1

№	U, В	Температура,0C
режима		t1	t2	t3	t4	t5

Обработка результатов измерения:

Вычисленияε₁ производятся по усредненным значениям измеренных величин.



Определяется средняя абсолютная температура оболочки:



Определяется средняя температура воздуха в прослойке:



Определяется абсолютная температура нагревателя:

Т₁ = 273,15 + t_3cp

По средней температуреt_m из табл. 2 определяются значения: υ_m , λ_ж , Pr_m
Подсчитывается коэффициент объемного расширения воздуха:



По формуле (3) находят λ_экв.

По формуле (2) находят ε_пр, а по (1) - величину ε₁.

Значение коэффициента излучения исследуемого тела необходимо определить из соотношения:

C_l=ε₁·C₀, [Вт/(м² · К⁴)]

Подсчитывается абсолютная погрешность опытного определе­ния ε₁ и С₁.

Табл.2

Теплофизические свойства сухого воздуха (В=760 мм рт. ст.)

t, °С	λ·102, Вт/(м·К)	v·10е,м2/с	Рr
0	2,44	13,28	0,707
10	2,51	14,16	0,705
20	2,59	15,08	0,703
30	2,67	16,00	0,701
40	2,76	16,96	0,699
50	2,83	17,95	0,698
60	2,90	18,97	0,696
70	2,96	20,02	0,694
80	3,05	21,09	0,692
90	3,13	22,10	0,690
100	3,21	23,13	0,688
120	3,34	25,45	0,686
140	3,49	27,80	0,684
160	3,64	30,09	0,682
160	3,78	32,49	0,681
200	3,93	34,85	0,680
250	4,27	40,61	0,677
300	4,60	48,33	0,674

---

Лабораторная работа №7

Исследование теплообменного аппарата типа «труба в трубе»

ММТП 014

Цель работы: Ознакомление с устройством теплообменника типа "труба в трубе" и исследование его работы. Проведение теплового проектного расчета. Изучение по литературным источникам наиболее распространенных конструкций теплообменников.

Перенос энергии в виде тепла, происходящий между телами, имеющими различную температуру, называется теплообменом. Движущей силой любого процесса теплообмена является разность температур обменивающихся теплом сред, при наличии которой тепло самопроизвольно, в соответствии со вторым законом термодинамики, переходит от более нагретого к менее нагретому телу.

Аппараты, в которых осуществляется непосредственно процесс теплообмена, называются теплообменниками.

Множество типов теплообменников применяется в самых различных агрегатах, таких, как паросиловые установки, технологические аппараты химических производств, отопительные системы зданий, системы кондиционирования воздуха, холодильные установки, транспортные силовые установки автомобилей, судов, самолетов. Элементы теплообменных устройств входят практически во все аппараты химических производств, связанных с процессами выпаривания, перегонной жидкости, адсорбцией, растворением, кристаллизацией, сушкой.

В зависимости от способа передачи тепла различают три основные группы теплообменных аппаратов:

1. 
   Поверхностные (рекуперативные) теплообменники, в которых теплообмен между теплоносителями осуществляется через разделяющую их поверхность теплообмена.
   
2. 
   Смесительные, в которых тепло передается от одного теплоносителя к другому при их непосредственном контакте.
   
3. 
   Регенеративные, в которых нагрев теплоносителя осуществляется за счет его соприкосновения с ранее нагретыми твердыми телами - насадкой, заполняющей аппарат, периодически нагреваемой другим теплоносителем.
   

В теплообменниках с внутренними источниками энергии применяются не две, как обычно, а один теплоноситель, который отводит тепло, выделенное в самом аппарате. Примером таких аппаратов могут служить ядерные реакторы, электронагреватели и другие устройства.

Независимо от принципа действия теплообменные аппараты, применяющиеся в разных областях техники, как правило, имеют свои специальные названия. Эти названия определяются технологическим назначением (холодильники, нагреватели, испарители, конденсаторы) и конструктивными особенностями теплообменных устройств (кожухотрубные теплообменники, оросительные, спиральные, блочные и т.д.)

---

Наиболее распространенными являются поверхностные теплообменники. Большинство теплообменников можно классифицировать, объединяя их в группы в соответствии со схемой движения теплоносителей через теплообменник.

Наиболее часто реализуются четыре основные схемы. В установках с прямоточной, или параллельным движением теплоносителей два потока теплоносителей входят с одной стороны теплообменника, проходят через теплообменник в одном направлении и выходят вместе с другой стороны; в установках же с противоточным, или встречным движением теплоносителей два потока жидкости движутся в противоположных направлениях. В одноходовых перекрестно-точных теплообменниках один теплоноситель движется через теплообменник перпендикулярно относительно направления движения другого теплоносителя. В многоходовых перекрестно-точных теплообменниках поток единого теплоносителя многократно пересекает то в одном, то в противоположном направлении потока другого теплоносителя.

Наиболее существенной относительной характеристикой каждой из четырех основных схем движения является относительная величина поверхности теплообмена, необходимая для обеспечения данного повышения температуры при данной разности температур двух теплоносителей. Наибольшая поверхность требуется в прямоточных теплообменниках, наименьшая - в противоточных. Это связано с величиной движущей силы теплопередачи - средней разностью температур теплоносителей, при противоточном движении она максимальна, при прямоточном - минимальна.

Если в процессе теплообмена участвуют не два, а более теплоносителей, то схемы движения усложняются.

Однако, направление движения теплоносителя должно совпадать с направлением естественной конвекции, т.е. нагреваемую среду направляют снизу вверх, а отдающую тепло - сверху вниз.

Интенсивность теплоотдачи зависит от скорости движения теплоносителя. Для увеличения скорости можно или уменьшить диаметр труб, или увеличить число ходов в кожухотрубчатом теплообменнике, или использовать теплообменник типа "труба в трубе"

Две коаксиально расположенные трубы с двумя теплоносителями, один из которых течет по внутренней трубе, а второй по кольцевому каналу между трубами, образуют простую конструкцию теплообменниками.

---

Смотрите также файлы

• Патологическая анатомия лепры.docx

• Учебнометодическое пособие по выполнению учебной практики для студентов очной и заочной форм обучения по направлению подготовки 44. 03. 01 Педагогическое образование. Начальное образование.pdf

• Определим матрицу коэффициентов полных затрат b1 с помощью формул обращения невырожденных матриц.docx

• Тапсырма. Тмендегі сызбансаны толтыру анны клемі жне рамы.docx

• Реферат субъективные и объективные показатели самоконтроля.doc