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

Теплоотдача при кипении



ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ КИПЕНИИ

 

 

Методические указания по выполнению лабораторной работы

при изучении дисциплины «Тепломассообмен»

 

Иваново 2005

Составители: В.В. Бухмиров

Д.В. Ракутина

Г.Н. Щербакова

 

Редактор Т.Е. Созинова

 

 

Методические указания предназначены для выполнения студентами лабораторной работы «Исследование теплоотдачи при кипении».

Лабораторная работа выполняется в соответствие с рабочими программами курсов «Тепломассообмен», «Теплотехника» и «Теоретические основы теплотехники».

Указания содержат задание на выполнение работы, основные теоретические сведения об исследуемом процессе, описание экспериментальной установки и оборудования. В методических указаниях также приведены: порядок проведения опытов, алгоритм обработки полученных данных и представления результатов, а также вопросы для подготовки к отчету по работе в целом.

 

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

 

Рецензент

кафедра теоретических основ теплотехники ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

 

 
 


Содержание

ЗАДАНИЕ 4

ОСНОВЫ ТЕОРИИ 4

Введение 4

1. Теплоотдача при кипении 6

1.1. Уравнение теплоотдачи 6

1.2. Коэффициент теплоотдачи 6

1.3. Режимы кипения (теплоотдачи) 7

1.3.1. Пузырьковый режим 7

1.3.2. Первый кризис кипения. Переходный режим 9

1.3.3. Второй кризис кипения. Пленочный режим 9

2. Построение функциональной модели

методом наименьших квадратов 9

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РАБОТА 12

1. Постановка задачи исследования 12

2. Описание экспериментальной установки 12

3. Меры безопасности 14

4. Порядок проведения опыта 15

5. Обработка опытных данных 16

6. Определение функциональной зависимости α=f(q) 17

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 18

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 19

ЗАДАНИЕ

1. Определить коэффициенты теплоотдачи (a) при пузырьковом кипении воды на поверхности горизонтальной медной трубки, обогреваемой электрическим током, при различных тепловых нагрузках (q).

2. Установить зависимость a=f1(q).

3. Установить зависимость a=f2(Dtc).

4. Подготовить отчет, включающий: схему экспериментальной установки, журнал наблюдений, протокол (таблицу) с результатами обработки данных, график a=f1(q) с нанесенными опытными точками, выкладки по определению аналитических зависимостей.

 

Основы теории

Введение

Теплообмен– это самопроизвольный необратимый процесс передачи энергии от одного тела к другому или от одной части тела к другой его части, обусловленный различием их температур.

Существуют следующие элементарные виды теплообмена: теплопроводность, конвекция теплоты и тепловое излучение.

Сочетание теплопроводности и конвекции, наблюдаемое в жидкостях, называют конвективным теплообменом.

Если конвективный теплообмен происходит между поверхностью и жидкостью, омывающей эту поверхность, то такой вид теплообмена называют конвективной теплоотдачей.

В зависимости от фазового состояния жидкости различают теплоотдачу в однофазной средеи теплоотдачу при фазовых превращениях, например при конденсации(переход пара в жидкость) и при кипении(переход жидкости в пар).

Кипением называется процесс образования пара внутри объема жидкости в виде паровых пузырьков или паровой пленки.

При конвективной теплоотдаче кипение происходит около нагретой поверхности теплообмена (около стенки). Если при этом происходит свободная конвекция жидкости в «неограниченном» пространстве, то процесс называют «теплоотдачей при кипении в большом объеме». Объем считается большим (неограниченным), если изменение его размеров не влияет на процесс теплообмена между жидкостью и стенкой. В противоположность этому процесс называют «теплоотдачей при кипении в ограниченном объеме», например при кипении жидкости в трубах.

Рис.1. Пример распределения температуры в объеме кипящей воды

(tс=111,80C, pн=1 бар):

а – картина процесса кипения; б – распределение температуры; 1 – поверхность теплообмена (стенка); 2 – насыщенный водяной пар; 3 – поверхность воды; 4 – всплывающие паровые пузыри; 5 – внешняя граница пограничного слоя; tпов.ж – температура поверхности жидкости; tс – температура поверхности теплообмена (стенки); tн – температура насыщения жидкости при заданном давлении; pн – давление насыщения; δ – толщина пограничного слоя; Q – тепловой поток от стенки к воде; Gп – массовый расход образовавшегося пара

 

В процессе теплоотдачи в кипящей жидкости формируется температурное поле (рис.1,б). При этом жидкость оказывается перегретой выше температуры насыщения, соответствующей давлению в жидкости.

В температурном поле можно выделить две характерные области.

Тепловой пограничный слой– весьма тонкий слой жидкости, прилегающий непосредственно к поверхности стенки, в пределах которого сосредоточено практически все изменение температуры жидкости: от температуры поверхности до температуры в ядре потока (см. рис.1).

Тепловое ядро потока – вся остальная жидкость за пределами теплового пограничного слоя.

 

Теплоотдача при кипении

Уравнение теплоотдачи

При кипении, как и во всех других процессах теплоотдачи, используют уравнение теплоотдачи (закон Ньютона), устанавливающее связь между температурным напором «стенка – жидкость» и тепловым потоком через поверхность теплообмена:

 

Q=a×(tс-tн) ×F, (1)

 

или Q=a×Dtc×F, (2)

 

или q=a×Dtc , (3)

 

где Q – тепловой поток, Вт; q=Q/F – поверхностная плотность теплового потока, Вт/м2; F – поверхность теплообмена (стенки), м2; a – средний по поверхности F коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К); tс – температура поверхности теплообмена (стенки), 0С; tн – температура насыщения жидкости при заданном давлении, 0С.

При этом в качестве температурного напора выступает перегрев стенки (см. рис. 1):

Dtс = Dtж, max = tс - tн, (4)

где Dt ж, max – максимальный перегрев жидкости, 0С.

Таким образом, тепловой поток пропорционален площади F поверхности теплообмена и температурному напору Dtс между стенкой и жидкостью.

 

 




Поиск по сайту:

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