Лабораторная работа
«ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА»
Выполнил: студент гр.2222
Тагиров А.Н.
Проверил:
Габдрахманов А.T.
Содержание работы: Испытание теплообменного аппарата на различных режимах работы с целью определения его тепловой мощности, коэффициентов теплопередачи, тепловой эффективности и числа переноса единиц на каждом из режимов.
Теоретические основы работы.
Теплообменным аппаратом называется техническое устройство, в котором горячий теплоноситель отдает теплоту холодному теплоносителю.
В качестве теплоносителя в тепловых аппаратах используются разнообразные, капельные и газообразные жидкости в самом широком диапазоне давлений и температур.
По принципу действия тепловые аппараты делятся на рекуперативные, регенеративные и сместительные.
В рекуперативных теплообменных аппаратах передача теплоты от нагревающей жидкости к нагреваемой происходит через твердую разделительную стенку. К таким теплообменным аппаратам относятся паровые котлы, радиаторы, пароперегреватели, поверхностные конденсаторы.
В регенеративных аппаратах горячий теплоноситель отдает свою теплоту аккумулирующему, которое, в свою очередь переодически отдает теплоту второй жидкости – холодному теплоносителю. т.е. одна и та же поверхность нагрева омывается то горячей, то холодной жидкостью.
В сместительных аппаратах передача теплоты от горячего к холодному теплоносителю происходит при непосредственном смешивании обоих теплоносителей (смесительные конденсаторы).
В теплообменных аппаратах движение жидкости осуществляется по трем основным схемам.
Прямоток – направление жидкости горячего и холодного теплоносителя совпадают (Рис. 1а).
Противоток – направление движения горячего теплоносителя противоположно движению холодного теплоносителя (Рис. 1б).
Поперечный ток – горячий теплоноситель движется перпендикулярно движению холодного теплоносителя (Рис. 1 в).
а) б) в)
1 1
2 2
Рис.1
Основными расчетными уравнениями теплообмена при стационарном режиме являются теплоотдачи и уравнение теплового баланса:
уравнение теплопередачи
Q = K× F (T1-T2)1
где Q – тепловой поток, Вт; К – средний коэффициент теплопередачи, Вт/(м2×К); F – площадь поверхности теплообмена в аппарате, м2; Т2 – соответственно температуры горячего и холодного теплоносителей, К; уравнение теплового баланса при условии отсутствия тепловых потерь и фазовых переходов
Q = m1D11 = m2D12, или
Q = V1p1× Cp1(T1 – 
) = V2 × p2 × Cp2(T2 – 
),
где V1p1 и V2p2 – массовые расходы теплоносителей; кг/с;
Ср1 и Ср2 – удельные теплоемкости жидкостей в интервале температур от Т1 до Т11;
Т1 и Т2 – температуры жидкостей при входе в аппарат;
- температуры жидкостей при выходе из аппарата.
Произведение V×p×Cp=W – называется водяным (условным) эквивалентом.
Уравнение теплового баланса может быть представлено в следующем виде:
При проектировании новых теплообменных аппаратов целью теплового расчета является определение площади поверхности теплообмена, а если последняя известна, то целью расчета является определение конечных температур рабочих жидкостей.
Тепловой поток, переданный через всю площадь поверхности F, при постоянном среднем коэффициенте теплопередачи К определяется уравнением:
где D Тср – средний логарифмический температурный напор по всей площади поверхности нагрева.
Величину DТср называют среднелогарифмическим температурным напором.
Для аппаратов с прямотоком
для аппаратов с противотоком
Численное значение DТср для аппаратов с противотоком при одинаковых условиях всегда больше DТср для аппаратов с прямотоком имеют меньшие размеры.