ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Лабораторная работа «Теплообменник «труба в трубе»

Цель работы:экспериментальное определение коэффициента теплопередачи «к» в теплообменнике «труба в трубе», расчет коэффициентов теплоотдачи и для жидкостей.

В лабораторной установке горячая среда движется по внутренней трубе, отдавая свое тепло стенке, которое проводит это тепло и отдает его затем холодной среде, которая движется в кольцевом канале.

Общий коэффициент теплопередачи определяется из основного уравнения теплопередачи:

где F,м²-поверхность теплообмена (поверхность внутренней трубы, определяемая по среднему диаметру трубы).

Q, Вт - количество тепла, которое горячая вода передает холодной через стенку.

, град.- средняя полезная разность температур, определяемая по температурной схеме теплоносителя.

Количество тепла, отдаваемое горячей средой

где V, м³-объём мерника;

,с-время заполнения; -соответственно теплоемкость и плотность горячей среды ( принимается для из таблицы 3).

Количество тепла, воспринимаемое холодной средой определяется из аналогичного выражения:

Средняя полезная разность температур определяется по

противоточной схеме:

Рисунок 2 – Схема для расчета .

Для определения коэффициентов теплоотдачи и горячей и холодной среды используются критериальные уравнения.

- горячая среда (по внутренней трубе);

- холодная среда (по кольцевому каналу);

где С - коэффициент, сохраняющий постоянное значение в широком

интервале критериев Re;

m, n и 1 - показатели степени, неизменные в тех же интервалах;

- внутренний диаметр наружной трубы, м;

- наружный диаметр внутренней трубы (задано), м.

Определяющим геометрическим размером в первом уравнении является ,а во втором - ; определяющей температурой –

средняя температура среды .

Критерий Нуссельта

где - определяющий геометрический размер, м;

- коэффициент теплопроводности среды,

- коэффициент теплоотдачи (искомая величина) .

Критерий Рейнольдса

где , м/с - скорость горячей среды;

, м/с - скорость холодной среды

Критерий Прандтля

В этих формулах коэффициенты вязкости среды , и коэффициент теплопроводности среды берутся из справочной таблицы.

Критерий Грасгофа

g ∙ d³

Gr = ──── ∙ β ∙ ∆t,

ν ²

где - коэффициент объемного расширения (при температуре Т)

среды, ;

- разность температур поверхности внутренней трубы и

обтекающих ее сред (принять в первом приближении );

g — земное ускорение, .

При Re > 10⁴ (турбулентный режим, естественная конвекция несущественна, значит величиной Gr пренебрегают):

Турбулентный режим( Re > ):

; m = 0,8; n = 0; 1 = 0,43.

Переходный режим (10⁴ > Re > ):

C = ; m =0,9; n = 0; 1=0,43.

Ламинарный режим (Re < ):

С = 0,15; m = 0,33; n = 0,l; l = 0,43.

Порядок выполнения работы:

1. Подсоединить трубы теплообменника по противоточной схеме.

2. Установить при помощи регулирующих вентилей примерно одинаковые расходы по горячей и холодной среде (воде).

3. После установления температурного режима в установке снять показания термометров на входе и выходе теплоносителей (сред).

4. Определить по секундомеру время заполнения мерника горячей и холодной средой.

5. Заполнить таблицу экспериментальных данных и выполнить соответствующие расчеты.

Таблица 1 - Экспериментальные данные

Среда

Пло- щадь теп- ло- об- мена,

Тепло- ем- кость воды,

Кине- мати- ческая вязкость, ν, м ²/с

Коэф- фициент тепло- провод- ности воды,

Дина- мичес- кая вяз- кость,

Внут- рен- ний(на- руж- ный) диа- метры труб,

, град

Объ- ем мер- ни ка, V,

Вре мя за-пол нения,

гор.

хол.

Таблица 2 - Расчетные величины

Среда	Коли- чество тепла, Q,Вт	Скорость среды,v, м/с	Раз- ность темпе- ратур ,	Критерий Рей- нольдса, Re	Критерий Прандтля, Pr	Кри-терий Нус- сельта, Nu	Коэф- фициент тепло- отдачи,	Коэф-фициент тепло- передачи, к,
гор.
хол.

Для расчетов принять: .

Протокол учащихся должен содержать:

1. Схему установки и ее описание;

2. Таблицу экспериментальных данных;

3. Таблицу расчетных величин;

4. Выводы.

Контрольные вопросы:

1. Какие факторы определяют коэффициент теплоотдачи ?

2. Будет ли больше коэффициент теплопередачи «к» при прямотоке?
Или он изменится в сторону уменьшения?

3.Физический смысл (суть) коэффициентов к и .

4.Пути увеличения к и ее порядок для жидкостей.

5.Напишите и объясните основное уравнение теплопередачи.

Таблица 3 – Справочные данные

t, °С	ρ, кг/м³	С, кДж/кг°К	λ, Вт/м°К	μ ∙ 10⁶, Па ∙ с	ν ·10⁶, м²/с	β · 10⁴, °К^-1
	999,9	4,212	0,56		1,789	0,63
	999,7	4,191	0,58		1,306	0,70
	998,2	4,183	0,597		1,006	1,82
	995,7	4,174	0,612	801,5	0,805	3,21
	992,2	4,174	0,627	653,3	0,659	3,87
	988,1	4,174	0,640	549,4	0,556	4,49
	983,1	4,179	0,650	469,9	0,478	5,11

Министерство науки и образования Российской Федерации