Правила техники безопасности при выполнении лабораторных работ на стенде для исследований режимов теплообменных аппаратов
Присутствие у лабораторного стенда разрешается только членам бригады, выполняющим данную лабораторную работу, и прошедшим инструктаж по технике безопасности в части работы с электроустановками.
К выполнению лабораторной работы допускаются лица, ознакомившиеся:
с устройством лабораторного стенда;
с возможными травмирующими факторами;
с последствиями от поражения электрическим током.
Перед работой необходимо проверять исправность токопроводящего кабеля и исправность заземляющей шины.
Следует запускать насосы только при наличии воды в системе (когда обе пластиковые емкости заполнены).
При работе стенда не допускаются наружные течи воды, а также попадание воздуха в насосы и трубопровод.
Стенд не должен использоваться, если в воздухе присутствуют пары легковоспламеняющихся веществ.
Перед проведением эксперимента необходимо провести пробный пуск при минимальной подаче жидкости, чтобы убедиться в правильном включении кранов – соответственно режиму работы.
Содержание отчета о лабораторной работе
Отчет о лабораторной работе должен в краткой форме раскрыть суть работы и содержать принципиальную схему той части лабораторной установки, которая необходима для проведения опыта, таблицы измерений и вычислений, пример расчета исследуемых величин, анализ полученных результатов и выводы.
Описание стенда для исследования режимов теплообменных аппаратов
Назначение стенда
Стенд обучающий СВиЕ-001 (стенд) предназначен для проведения лабораторных работ по исследованию принципов теплопередачи при естественной и вынужденной конвекции в различных видах теплообменников.
Стенд обеспечивает возможность наглядной демонстрации процессов теплопередачи в 3-х видах теплообменников, измерения термодинамических параметров и знакомства с методами и средствами измерения этих параметров.
Состав стенда
Рис.1 – Принципиальная схема стенда СВиЕ-001
Рис. 2 – Расположение основных частей стенда над столешницей
Рис. 3 – Расположение основных частей стенда под столешницей
Таблица 1 – Элементы стенда, органы контроля и управления
| Обозначение позиций | Наименование | Назначение |
| К1 – К21 | Кран шаровый | Управление режимами работы стенда и направления потоков теплоносителя и охлаждающей жидкости |
| А1 | Трубный ротаметр (расходомер) | Измерения расхода охлаждающей жидкости |
| А2 | Трубный ротаметр (расходомер) | Измерения расхода теплоносителя |
| А3 | Воздушно-водяной теплообменник с вентилятором | Исследование принципов теплопередачи в режиме вода-воздух |
| А4 | Теплообменник типа «труба в трубе» | Исследование принципов теплопередачи в режиме теплообмен «труба в трубе» |
| А5 | Индикаторная нить | Для визуального определения направления течения охлаждающей жидкости в теплообменнике |
| А6 | Теплообменник кожухотрубный | Исследование принципов теплопередачи в кожухотрубном теплообменнике |
| В1 | Бак пластиковый 40л с погружным насосом | Для обеспечения замкнутого цикла циркуляции охлаждающей жидкости в системе теплообменников стенда |
| B2 | Бак пластиковый 40л с ТЭН-ом | Для обеспечения нагрева и поддержания равномерной температуры теплоносителя при проведении эксперимента |
| B3 | Насос циркуляционный (с мокрым ротором) | Обеспечение циркуляции теплоносителя в контурах теплообменников |
| B4 | ТЭН | Нагрев теплоносителя и поддержание равномерной температуры в баке |
| B5 | Шкаф цепей питания, управления и индикации | Защита, питание и управление силовыми эл. агрегатами стенда. Индикация значений полученных с термодатчиков стенда. |
| B6 | Кнопка включения стенда | Подача напряжения питания на шкаф электрический(В5). |
| B7 | Переключатель работы ТЭН-а | Включение / выключение ТЭН-а (В4) |
| B8 | Переключатель работы насоса циркуляционного | Включение / выключение насоса (В3) |
| B9 | Переключатель работы вентилятора | Включение / выключение вентилятора теплообменника(А3) |
| B10 | Переключатель работы погружного насоса | Включение / выключение насоса охлаждающей жидкости в баке (В1) |
Таблица 2 - Основные технические данные и характеристики СВиЕ-001
| Наименование параметра | Величина параметра |
| Вместимость оборотного резервуара, л | |
| Вместимость охладительного резервуара, л | |
| Рабочее давление не более, МПа (кгс/см2) | 1,0 (10) |
| Наименьший расход, Qmin, м3/ч | 0,3 |
| Наибольший расход, Qmax, м3/ч | 1,5 |
| Рабочая жидкость | Вода водопроводная, питьевая по ГОСТ Р 51232-98 |
| Производительность циркуляционного насоса, л/ч | |
| Напор (высота подъема) циркуляционного насоса, м | 4,2 |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности при измерении расходомером, % | ±2,5 от верхнего предела измерения |
| Диапазон температуры жидкости, 0С | от 0° до плюс 100° |
| Потребляемая мощность в холодноводном режиме, кВА | |
| Потребляемая мощность в горячеводном режиме, кВА | |
| Напряжение питания, В | 230V AC 1P 50/60Hz |
| Габаритные размеры, ШхВхГ, мм | 1100х1000х900 |
| Сухая масса стенда, кг |
Устройство и принцип работы стенда
Стенд обучающий СВиЕ-001 состоит из металлического каркаса обработанного антикоррозийным грунтом и покрытого акриловой эмалью. На каркасе закреплена столешница основание и вертикальная панель с размещенными на ней гидравлическими элементами. В нижней части стенда, под столешницей, расположены две пластиковые емкости, одна с теплоносителем (подогреваемой водой), вторая с охлаждающей жидкостью. Внутри емкости с охлаждающей жидкостью находится погружной насос для обеспечения подачи жидкости в рабочие контуры стенда. К емкости с теплоносителем подключен циркуляционный насос, внутри этой же емкости находится ТЭН нагрева теплоносителя. Емкости присоединены к гидравлической схеме стенда пластиковыми гибкими шлангами. В нижней части стенда расположен шкаф цепей питания, управления и индикации. Выше на столешнице с левой стороны закреплен воздушно-водяной теплообменник с вентилятором. Основная гидравлическая схема, состоящая из трубопровода (контур теплоносителя, контур охлаждающей жидкости, байпасный контур прямотока и противотока), кранов управления режимами работы, 2-х теплообменников - размещена на вертикальной панели стенда.
Датчики температуры установлены на входе и выходе контуров подачи теплоносителя и охлаждающей жидкости каждого теплообменника, а так же в пластиковых емкостях и на входе и выходе воздушного потока вентилятора воздушно-водяного теплообменника.
Принцип работы основан на циркуляции предварительно нагретой жидкости внутри теплообменников за счет циркуляционного насоса. Охлаждение производится так же за счет циркуляции охлаждающей жидкости посредством насоса из отдельной емкости. Избыточное давление охлаждающей жидкости сбрасывается за счет байпасной линии. Управление прямотоком и противотоком, а так же включение/выключение соответствующих теплообменников из схемы производится шаровыми кранами на панели стенда, предварительный нагрев жидкости производится ТЭН-ом с регулятором температуры.
В процессе проведения опыта - происходит нагрев охлаждающей жидкости за счет теплопередачи, поэтому между проведением опытов, необходимо время для остывания охлаждающей жидкости либо ее замена на охлажденную. Ускорить процесс охлаждения жидкости можно, включив отдельно контур воздушно-водяного теплообменника при включенном вентиляторе и обеспечить циркуляцию охлаждающей жидкости через него.