[
Випробування теплообмінників
]
Міністерство освіти і
науки
РФ
Іркутський
Державний Технічний університет
Кафедра хімічної технології
Звіт з лабораторної
роботи
:
випробування
теплообмінників
Виконав:
Перевірив:
Іркутськ
2007
Мета роботи: Вивчити
процес
теплообміну в змійовику, кожухотрубчасті
теплообмінниках
, експериментально визначити коефіцієнти теплопередачі, розрахувати коефіцієнти теплопередачі за запропонованими залежностям і порівняти досвідчені і розраховані значення. Дослідити вплив швидкості потоку на інтенсивність теплопередачі, порівняти коефіцієнти теплопередачі, отримані для двох
теплообмінників
при однакових
витратах
теплоносіїв.
Таблиця1
: конструктивні розміри теплообмінників
Параметри
змієвикові
Кожухотрубчасті
Водяний
Повітряний
Висота (довжина), м
0,68
2,3
1
Зовнішній діаметр кожуха (кожухові труб), м
0,34
0,21
0,32
Внутрішній діаметр кожуха (кожухові труб), м
0,328
0,20
0,30
Зовнішній діаметр трубок, м
0,015
0,025
0,025
Внутрішній діаметр трубок, м
0,012
0,019
0,020
Кількість трубок
1
8
37
Поверхня
теплообміну, м
2
0,35
1,27
2,60
Діаметр змійовика, м
0,25
Число витків
10
Число ходів
1
2
1
1. Змієвикових теплообмінник
Змієвикових
теплообмінник
є змійовик, поміщений в кожух. Гаряча
вода
рухається по змійовику, а холодна всередині кожуха. Крім гарячої води в змійовик може подаватися пар, і для цього випадку передбачено збірник конденсату С. Для
того
, щоб збільшити швидкість руху холодної води і, отже, підвищити інтенсивність теплообміну усередині змійовика поміщений циліндр, діаметр якого дорівнює 150 мм. Завдяки йому холодна вода рухається не по всьому апарату, а по кільцевому зазорі, утвореному кожухом і циліндром. При нормальній роботі холодна вода рухається протитечією через вентиль В8. Вентиль В9 відкривається в разі промивання апарату.
А - теплообмінник;
С - збірник конденсату;
Р - ротаметри;
В - вентилі;
Т - точки виміру температури.
Малюнок
1 - Схема змієвидного
теплообмінника
.
Витрата
холодної води вимірюється ротаметром Р1 і регулюється вентилями В7, В8, В9. Температура холодної води на вході вимірюється термометром Т1, а на виході - термометром Т2 працюють у комплекті з електронним мостом. Гаряча вода подається у верхню частину апарата.
Витрата
її вимірюється ротаметром Р2 і регулюється вентилями В1, В2, ВЗ. Температура гарячої води на вході вимірюється термометром ТЗ, а на виході Т4. Вентиль В11 служить для повного випорожнення кожуха від рідини. Для подачі гарячої води необхідно плавно відкрити вентилі В1, В2, ВЗ, В4, В5, В6 і вентилем В3
встановити
за вказівкою викладача з ротаметру Р2 витрата гарячої води. Для подачі холодної води відкрити вентилі В10, В8 і вентилем В7 по ротаметру Р1 встановити витрата холодної води. Після прогріву установки (через 15-20 хвилин) зняти показання температур за шкалою
електронного
автоматичного моста.
Таблиця
2: досвідчені дані
№
Витрата теплоносія м
3
/ с
Температура гарячого теплоносія
Температура холодного теплоносія
Гарячого
Холодного
На вході
На виході
На вході
На виході
1
0,0003
0,00003
80,6
71,7
15,5
72
2
81
71,9
15,3
72,6
3
81,2
72
15,2
73,2
Для розрахунку беремо значення 3строкі. У нас протитечія.
Розрахунок
: Кількість переданого тепла
Середня різниця температур:
З основного рівняння теплопередачі розраховуємо дослідне значення коефіцієнта теплопередачі:
За таблицями [1] визначаємо необхідні дані для подальшого розрахунку виходячи зі значень температур:
для гарячого при t
сер
= 76,6 К - μ
г
= 372,34 ∙ 10
-6
Па ∙ с;
λ
г
= 67,262 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Г
= 0,0005 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Г
= 2,3256
для холодного при t
сер
= 44,2 К - μ
Х
= 611,64 ∙ 10
-6
Па ∙ с;
λ
Х
= 63,988 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Х
= 0,0003 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Х
= 3,9866
Для сталевої стінки λ
СТ
= 46,5 Вт / м ∙ К.
Розрахунковий
коефіцієнт теплопередачі:
Розрахунковий
коефіцієнт теплопередачі:
Таблиця 3: розраховані величини:
№ п / п
Кількість тепла, Q, Дж / с
Втрати тепла, Q
П,
Дж / с
Середня різниця температур Т
ср,
До
Коефіцієнти теплопередачі, Вт /
Віддане гарячим теплоносієм
Прийняте холодним теплоносієм
Досвідчений
Розрахунковий
1
11263,73
7217,69
4046,04
24,89
828,52
30,4
2.
Кожухотрубчасті водяний теплообмінник
Кожухотрубчасті водяний теплообмінник є апаратом з плаваючою голівкою, по трубах якого проходить холодна вода, а гаряча подається в міжтрубний
простір
.
Рисунок 2 - Схема кожухотрубчасті водяного теплообмінника
А - теплообмінник;
В - вентилі;
Р - ротаметри;
Т - точки виміру температур.
Витрата гарячої води вимірюється ротаметром Р1 і регулюється вентилями В1, В2, ВЗ, В4, В5. Витрата холодної води вимірюється ротаметром Р2 і регулюється вентилями В6, В7. Замість гарячої води в міжтрубний простір може подаватися пар. Для цього випадку передбачено збірник конденсату С. Температура гарячої та холодної води на вході виході вимірюється
термометрами
Т1, ТЗ, Т2, Т4, що працюють в комплекті з електронним мостом.
Для подачі гарячої води необхідно відкрити вентилі В1, В2, ВЗ, В4, В5 на 1-1.5 обороту і з допомогою вентиля ВЗ по ротаметру Р1 встановити заданий викладачем витрата гарячої води. Для подачі холодної води відкрити вентиль В7 і за допомогою вентиля В6 по ротаметру Р2 встановити витрата холодної води.
Після прогріву установки (через 15-20 хвилин) зняти показання термометрів Т1, Т2, ТЗ, Т4 за шкалою електронного автоматичного моста.
Таблицю
4: досвідчені дані
№
Витрата теплоносія м
3
/ с
Температура гарячого теплоносія
Температура холодного теплоносія
Гарячого
Холодного
На вході
На виході
На вході
На виході
1
0,00032
0,000047
91
59,9
17,1
79,6
2
91,1
60,2
16,9
79,9
3
91,1
60,3
16,7
79,9
4
91,03
60,13
16,9
79,8
Для розрахунку беремо з
таблиці
усереднені значення рядка 4.
Розрахунок: Кількість переданого тепла
Середня різниця температур:
З основного рівняння теплопередачі розраховуємо дослідне значення коефіцієнта теплопередачі:
За таблицями [1] визначаємо необхідні дані для подальшого розрахунку виходячи зі значень температур:
для гарячого при t
сер
= 75,58 К - μ
г
= 377,542 ∙ 10
-6
Па ∙ с;
λ
г
= 67,1906 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Г
= 0,0005 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Г
= 2,354
для холодного при t
сер
= 48,35 К - μ
Х
= 566,82 ∙ 10
-6
Па ∙ с;
λ
Х
= 64,569 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Х
= 0,0003 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Х
= 3,678
Для сталевої стінки λ
СТ
= 46,5 Вт / м ∙ К.
Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі:
Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі:
Таблиця 5: розраховані величини:
№ п / п
Кількість тепла, Q, Дж / с
Втрати тепла, Q
П,
Дж / с
Середня різниця температур Т
ср,
До
Коефіцієнти теплопередачі, Вт /
Віддане гарячим теплоносієм
Прийняте холодним теплоносієм
Досвідчений
Розрахунковий
1
40394,9
12123,3
28271,6
11,87
804,2
72,6
3. Кожухотрубчасті повітряний теплообмінник
Кожухотрубчасті повітряний теплообмінник призначений для підігріву повітря гарячою водою. Повітря нагнітається вентилятором 2 в труби теплообмінника. Витрата повітря встановлюється за допомогою заслінки 6. Гаряча вода подається в міжтрубний простір теплообмінника. Витрата її регулюється за допомогою вентиля В3 і вимірюється ротаметром Р1.
Температура теплоносіїв на вході і виході теплообмінника вимірюється за допомогою термометрів опору.
1 - теплообмінник;
2 - вентилятор;
В3, В4, В5 - вентилі;
6 - заслінка;
Т1, Т2, Т3 - термометри.
Рисунок 3 - Схема кожухотрубчасті повітряного теплообмінника
Таблиця 6: досвідчені дані
№
Витрата теплоносія м
3
/ с
Температура гарячого теплоносія
Температура холодного теплоносія
Гарячого
Холодного
На вході
На виході
На вході
На виході
1
0,00032
0,021
90
74
24
56
2
92
74
23
56
3
92
74
23
56
4
91,3
74
23,3
56
Для розрахунку беремо з таблиці усереднені значення рядка 4.
Розрахунок: Кількість переданого тепла
Середня різниця температур:
З основного рівняння теплопередачі розраховуємо дослідне значення коефіцієнта теплопередачі:
За таблицями [1] визначаємо необхідні дані для подальшого розрахунку виходячи зі значень температур:
для гарячого при t
сер
= 82,65 К - μ
г
= 344,4 ∙ 10
-6
Па ∙ с;
λ
г
= 67,6 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Г
= 0,0005 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Г
= 2,1347
для холодного при t
сер
= 39,65 К -
λ
Х
= 2,7 ∙ 10
-2
Вт / м ∙ К;
r
загр.Х
= 0,0004 м
2
∙ К / Вт;
Pr
Х
= 0,7328
Для сталевої стінки λ
СТ
= 46,5 Вт / м ∙ К.
Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі:
Розрахунковий коефіцієнт теплопередачі:
Таблиця 7: розраховані величини:
№ п / п
Кількість тепла, Q, Дж / с
Втрати тепла, Q
П,
Дж / с
Середня різниця температур Т
ср,
До
Коефіцієнти теплопередачі, Вт /
Віддане гарячим теплоносієм
Прийняте холодним теплоносієм
Досвідчений
Розрахунковий
1
247,37
42,5
2,23
6,76
Використана література:
1. Павлов К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А.: «Приклади і задачі за курсом
процесів
і апаратів хімічної технології» - навчальний посібник для вузів.
Будь ласка, не зберігайте тестовий текст.
Ваш ip: 18.191.235.210 буде збережений.
категорії
за типом
за алфавітом
завантажені
© Усі права захищені
написати до нас