Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Дослідження теплопередачі



Мета роботи

Визначення дослідним шляхом коефіцієнта тепловіддачі через стінку рекуперативного теплообмінника.

Теоретичні положення

Одержання в робочому просторі металургійної або термічної печі температури, достатньої з технологічної точки зору, потребує попереднього нагріву газоподібного палива і повітря. Звичайно підігрів газу і повітря для цієї мети здійснюється в регенераторах або рекуператорах.

В регенеративному підігрівачі продукти становлення пропускаються через регенеративну насадку і нагрівають її (димовий період). Потім припиняється подача через насадку продуктів спалювання і проводиться подача повітря (повітряний період). Насадка нагріває пропускаючи через неї повітря за рахунок акумулюючого тепла.

В рекуперативному підігрівачу продукти спалювання і повітря подаються одноразово через суміжно розташовані канали.

Тепло до повітря в цьому випадку передається через стінку рекуператора шляхом стаціонарної теплопередачі.

Тепловий потік, який проходить через теплообмінник може бути найденим із основного рівняння теплопередачі

де К – коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м2 К);

∆ tсер – середній температурний напір, між теплообмінювальним середовищами, оС;

F – поверхня нагріву (теплообмінника), м2.

Із рівняння (5.1) при відомому тепловому потоці Q, поверхні нагріву F і температурному напорі ∆ t може бути визначений шуканий коефіцієнт теплопередачі

Таким чином, коефіцієнт теплопередачі показує собою питомий тепловий потік, який передається через стінку від одної газового або рідкого середовища до другого при відмінності температур між середовищами 1оС.

Опис експериментальної установки

Для експериментального визначення коефіцієнта теплопередачі в даній лабораторній роботі використовується наступна установка, імітуючи найпростіший рекуперативний підігрівач (рис. 5.1).

Установка складається із електричної муфельної печі 1, в яку вставлена металева трубка 2 рекуперативного підігрівача. Об’ємна витрата повітря V (м3/д, який надходить від компресора 8 і проходить через повітряпідігрівач 2 визначається з допомогою газового годинника 3. Температура повітря на вході в підігрівач t'В вимірюється термометром 10, температуру печі tn – термопарою 9, з’єднаних через перемикач термопар 6 з мілівольтметром 5. U – зразковий манометр 7 слугує для визначення надлишкового тиску повітря, який проходить через підігрівник.

Порядок проведення досвіду

Вмикають піч 1 і доводять температуру печі до tn = 300 оC, після чого вмикають компресор 8 і починають пропускати через підігрівач 2 повітря на протязі 10 хвилин.


 

tВ''
tВ'
tn
в атмо- сферу
Повітря від     компресора    

 

Рис. 5.1. Схема експериментальної установки

 

Виробляються заміри наступних величин

V1 – показник газового лічильника 3 до вмикання компресора, м3;

τ – час подачі повітря від початку до кінця досліду (порядку 10 хв.), с;

V2 – показання газового годинника після зупинки компресора, м3;

t'В – температура повітря на вході в рекуператор, оС;

t''В – теж на виході із підігрівника, оС;

tn – середня температура печі під час досліду, оС;

Далі, доводять температуру печі до tn = 400 оС і повторюють дослід. Аналогічно проводять досліди при температурі в печі 500 оС, 600 оС і 700 оС .

Результати спостережень заносять в таблицю 5.1.

Таблиця 5.1. – Дані дослідження.

№ п/п Тем-ра в печі, tn, оС Час досліду, τ, сек Показання газового годинника Температура на вході, t'В, оС Температура на виході, t''В, оС Показання манометра Н мм вод. ст.
Початок досліду V1 Кінець м3 V2
                 

 

Розрахункова частина

1) Поверхня нагріву підігрівача визначається по формулі:

де dвн – внутрішній діаметр трубки (dвн = 0,01 м);

ℓ = 1,1 м – довжина трубки.

2) Проводиться розрахунок кількості тепла, освоєного під час досліду.

де ∆V = V2 – V1, м3 – об’ємна кількість поданого під час досліду повітря; V1 V2 – показання газового лічильника на початку і в кінці досліду; - середня в інтервалі температур від 0 до t.

Об’ємна теплоємкість повітря при сталому тиску, Дж/(м3 ∙ К); визначається по даним таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 – Середня об’ємна теплоємкість повітря.

Температура оС                  
t
Теплоємкість

Сm /

Дж/(м3 ∙ К)

    1300,6     1304,8     1309,4     1317,8     1329,9     1343,7     1372,2     1372,2     1386,0

 

3) Кількість тепла, переданого повітрю під час досліду в печі, визначається по формулі:

де К – шуканий коефіцієнт теплопередачі.

4) Середній температурний напір по формулі:

або по формулі:

якщо

5) По закону збереження енергії повинен додержуватись тепловий баланс Q1 = Q2, звідки можна одержати остаточну робочу формулу для визначення коефіцієнта теплопередачі:

де об’ємна витрата повітря через підігрівник, приведений до нормальних умов за допомогою множника ψну в зв’язку з тим, що значення теплоємкості в таблиці 5.2 були змінені при нормальних умовах, тобто при температурі tн = 0 оС і тиску Рн = 1 атм. фізична = 760 мм рт. стовпа.

Рахуючи повітря ідеальним газом, поправка ψну знаходиться із рівняння стану ідеального газу

де Р = (Рбар + Рнадл) – абсолютний тиск, при якому находиться повітря в підігрівнику, Па;

Рбар – барометричний тиск, вимірюваний барометром;

Рнадл = ρ ∙ g ∙ Н; ρ = 103 кг/м3 – щільність води; g = 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння;

Н – показання U – образного манометра, м;

Тн = 273 К – нормальна абсолютна температура в градусах Кельвіна;

середня температура повітря, К.

Результати обробки дослідних даних заводяться в таблицю 5.3.

Таблиця 5.3 – Обробка даних досліду.

№ п/п Витрата Vн, м3 Теплоємкість, Дж /(м3 К) Температурний напір ∆tсер оС Поверхня, F м2 Коефіцієнт теплопередачі, К, Вт/(м2 К)
tВ'

Сm/

tВ''

Сm/

               

 

Оформлення роботи

Кожен студент подає звіт по виконаній роботі індивідуально.

Звіт повинен вміщувати:

Ø назву і мету роботи;

Ø короткий опис теоретичних основ;

Ø схему і опис експериментальної установки;

Ø таблицю находження і обробки даних;

Ø аналіз одержаних результатів.

При захисті лабораторної роботи студент повинен знати теоретичні основи і порядок проведення експерименту, чітко уявляти собі конструкцію установки і принцип ї роботи, вміти аналізувати одержані результати і правильно відповідати на контрольні питання.

Контрольні питання

1. Що називається коефіцієнтом теплопередачі?

2. В чому відмінність між коефіцієнтом теплопередачі і коефіцієнтом тепловіддачі?

3. Для чого вводиться поняття про середній температурний натиск?

4. Які є способи визначення середнього температурного натиску?

5. Що таке теплоємкість (істина і середня)?

6. В чому відмінність між рекуперативним і регенеративним підігрівачами?

7. Як визначити середню швидкість газу при даній температурі, знаючи витрату газу?

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.