РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИЗУЧЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ЧЕТЫРЕХХОДОВОМ КОЖУХОТРУБЧАТОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ»

ВЫПОЛНИЛИ:

ГРУППА: О

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить принцип действия и устройство четырехходового кожухотрубчатого теплообменника; определить по экспериментальным данным коэффициенты теплопередачи от конденсирующегося на наружной поверхности труб водяного пара к нагреваемой воде, движущейся внутри труб; рассчитать коэффициент теплопередачи ; сопоставить экспериментальное и расчетное значения коэффициентов теплопередачи.

СХЕМА УСТАНОВКИ

С – мерный сосуд; КО – конденсатоотводчик; ВР₁, ВР₂, ВР₃ – вентили регулирующие; ВЗ_1, ВЗ_2, ВЗ₃ – вентили запорные; Р_т – ротаметр.

Характеристика основного оборудования и контрольно-измерительных приборов:

1. Кожухотрубчатый ТО:

число труб – 20; число ходов – 4; диаметр труб  22×3 мм; высота труб 0,985 м; диаметр кожуха  174×4,5 мм; материал – нержавеющая сталь с коэффиицентом теплопроводности 17,5 Вт/(м·К); аппарат покрыт тепловой изоляцией из асбеста толщиной 40 мм.

2. Мерный сосуд:

диаметр  219×8 мм; высота цилиндрической части 770 мм; высота конического днища 100 мм; объем 26 дм³; покрыт слоем изоляции из асбеста толщиной 40 мм.

3. Конденсатоотводчик: тип ВНИИСТО.

4. Ротаметр: Р_Т – прибор для измерения расхода воды типа РС-7.

5. Манометр для измерения избыточного давления пара в теплообменнике: шкала от 0 до 10 кгс/см2 (ати).

6. Автоматические равновесные мосты (2 шт.): тип МСР-01, самопишущие, на одну точку каждый, с датчиками – термометрами сопротивления платиновыми типа ЭТП-1.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Наименование величины			№
			1	2
Экспериментальные данные	Пар	Избыточное давление ризб, кгс/см2 (ати)	0,18	0,12
		Барометрическое давление ратм, кгс/см2	1	1
		Абсолютное давление рабс, кгс/см2 (ата)	1,18	1,12
		Температура Т1, ℃	103,7	102,2
	Вода	Начальная температура Т2н, ℃	3	2,4
		Конечная температура Т2к, ℃	43,3	30,2
		Объемный расход V̇, м3/с	3,33∙10-4	5,28∙10-4
		Поверхность теплопередачи А, м2	1,175	1,175
		Массовый расход пара ṁ1, кг/с	0,025	0,027
Расчетные данные		Массовый расход воды ṁ2, кг/с	0,33	0,528
		Тепловая нагрузка по пару Q1, Вт	55722,81	61502,5
		Тепловая нагрузка по воде Q2, Вт	55722,81	61502,5
		Средняя разность температур ∆Тср, К	78,84	85,14
		Коэффициент теплоотдачи от пара α1, Вт/м2∙К	10011,43	9709,33
		Число Прандтля Pr2	6,166	7,606
		Число Рейнольдса Re2	5890,96	7771,96
		Число Нуссельта Nu2	43,25	60,74
		Коэффициент теплоотдачи к воде α2, Вт/м2∙К	1637,17	2254,21
		Экспериментальный коэф. теплопередачи , Вт/м2∙К	601,52	614,78
		Расчетный коэф. теплопередачи , Вт/м2∙К	531,31	582,06
		Расхождение ∆, %	11,7	5,3

---

Обработка экспериментальных данных.

1). при р_абс = 1,18 кгс/см²;

2). при р_абс = 1,12 кгс/см².

1. 
   Расчёт экспериментального значения коэффициента теплопередачи от конденсирующегося пара к воде , Вт/(м2 ·К).
   

1. Q₂ = ṁ₂ ∙ С_p2 ∙ (Т_2к - Т_2н)

1). Т_2ср = 23,15 ℃;

С_p2 = 4190 Дж/кг∙К;

ṁ₂ = V̇₂ ∙ ρ = 3,33∙10^-4 ∙ 998 = 0,33 (кг/с);

Q₂ = 0,33 ∙ 4190 ∙ (43,3 – 3) = 55722,81 (Вт);

2). Т_2ср = 16,3 ℃;

С_p2 = 4190 Дж/кг∙К;

ṁ₂ = V̇₂ ∙ ρ = 5,28∙10^-4 ∙ 1000 = 0,528 (кг/с);

Q₂ = 0,528 ∙ 4190 ∙ (30,2 – 2,4) = 61502,5 (Вт).

2. А = n ∙ π∙d ∙ h = 20 ∙ 3,14 ∙ 0,019 ∙ 0,985 = 1,175 (м²).

3.

1).

2).

4.

1). ;

2).

2. 
   Расчет коэффициентов теплоотдачи: от пара к стенкам труб α₁ и от стенок труб к воде α₂.
   

1.

1). ;

2). ;

2. ;

;

;

;

1). ;



2).

3. 
   Расчетный коэффициент теплопередачи.
   

;

1).

---

;

2). ;

4. 
   Определение расхождения между опытным и расчётным значениями коэффициента теплопередачи.
   

1).

2). = 5,32 %.

Вывод: по экспериментальным данным определены коэффициенты теплопередачи и для первого и второго опытов соответственно. По уравнению аддитивности термических сопротивлений рассчитаны коэффициенты теплопередачи

для первого опыта и для второго опыта. Расхождение между экспериментальными и расчетными значениями составило 11,7% в первом случае и 5,3% во втором. В опыте с большими расходами (№2) теплоносителей коэф. теплопередачи выше, а расхождение между экспериментальным и расчетным значениями меньше.

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В ДВУХТРУБНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ»

ВЫПОЛНИЛИ:

ГРУППА: О-

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: знакомство с устройством и действием двухтрубного теплообменника; определение величины коэффициента теплопередачи на основании экспериментальных данных; сравнение полученных значений коэффициентов теплопередач.

СХЕМА УСТАНОВКИ

Характеристика основного оборудования и контрольно измерительных приборов:

1. Змеевиковый подогреватель (П):

Диаметр трубы змеевика  201,5 мм

Диаметр витка 290 мм

Число витков 9

Шаг витка 90 мм

Диаметр кожуха  3455 мм

Высота кожуха 870 мм

Материал сталь Ст3

2. Теплообменник «труба в трубе» (ТО):

---

Диаметр внутренней трубы  253 мм

Диаметр наружной трубы  423,5 мм

Длина одного элемента 1300 мм

Количество элементов 4 шт.

Материал сталь Ст3

3. Сборник конденсата (С):

Диаметр  2308 мм

Высота 650 мм

Объём 25 л

Материал сталь Ст3

4. Конденсатоотводчик (КО): тип ВНИИСТО № 3

5. Водомерное стекло (поз. 10)

6. Ротаметры стеклянные поплавковые (поз. 7 и 8) типа РС-7

7. Равновесный мост ЭМП-209 на 6 точек (поз. 1–6)

Датчики – термометры сопротивления ЭТП-1

8. Манометр (поз. 9)

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Экспериментальные данные

м3/с	T1н, °C	T1к, °C
0,179	58,8	45,9
м3/с	T2н, °C	T2к, °C
0,326	7,6	11,1

Расчётные данные

, кг/с	, кВт	V1, м/с	Re1	Nu1	α1,	kт эксп,	kт расч,	Δ, %
0,176	9,512	0,63	22207	107,05	3665,05
, кг/с	, кВт	V2, м/с	Re2	Nu2	α2,	543,18	550,4	1,31
0,326	4,78	4,15	30991,5	219,4	12581,67

---

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчёт средней движущей силы процесса:

Δt_ср = = 42,9 °C

Массовый расход теплоносителей:

= 983,84*0,179*10^-3 = 0,176 кг/с

= 999,81*0,326*10^-3 = 0,326 кг/с

Расчёт количества теплоты:

T_1н - T_1к)*Cp* = (58,8-45,9)*4190*0,176 = 9,512 кВт

T_2к – T_2н)*Cp* = (11,1-7,6)*4190*0,326 = 4,78 кВт

Расчёт поверхности теплообмена:

F = 4*π*d*l = 4*3.14*0.025*1.3 = 0,4082 м²

Расчёт экспериментальной константы теплопередачи:

= 543,18

T_2ср = = 9,35 °C

T_1ср = T_2ср + = 9,35 + 42,9 = 52,25 °C

Расчёт теоретической константы теплопередачи:



1) ρ_{T1 ср} = = 986,98 кг/м³

μ_{T1 ср} = = 0,532 мПа*с

λ_{T1 ср} = = 0,6505

Pr₁ = = 3,43

Re₁ =

ω₁ = = 0,63 м/с

Re₁ = = 22207

Nu₁ = 0,021*Re₁^0,8*Pr₁^0,43 = 0,021*22207^0,8*3,43^0,43 = 107,05

α₁ = = 3665,05

---

Смотрите также файлы

• Дисциплины мдк 01. 06. Техническое обслуживание и ремонт шасси автомобилей.docx

• Сказка Сказка о рыбаке и рыбке.pptx

• Методические рекомендации по составлению презентаций. Подготовьте презентацию на тему Изобретение телескопа.doc

• Составители.docx

• Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации.pdf