Направление Атомные электрические станции и установки
Кафедра АТЭС
Расчет и экспериментальная проверка гидродинамической характеристики теплообменника
Отчет по лабораторной работе № 1
по курсу «Парогенераторы АЭС»
Выполнил студент гр. 5011 Плотников В.А. Подпись Дата И.О.Фамилия
Проверил доцент АТЭС_______________________ Воробьев А.В.___ должность Подпись Дата И.О.Фамилия
Томск– 2014
Цели:
- знакомство с методикой расчетного определения гидравлической характеристики поверхностного теплообменника;
- определение фактической гидравлической характеристики теплообменника;
- оценка абсолютной и относительной погрешности косвенно определяемого гидравлического сопротивления kэкс .
Схема установки:
Рисунок 1. Схема подключения теплообменника для определения его гидравлической характеристики (П - подогреватель; В1, В2 - регулирующие вентили (В2 не использовался для измерений и был полностью открыт), G - расходомер; М1, М2 - манометры, СБ - сливной бак)
Результаты эксперимента:
Таблица 1. Опытные данные
№ пп.
P вх, МПа
P вых, МПа
ΔP, МПа
G, об
0,04
0,01
0,02
2,9
0,05
0,02
0,04
3,7
0,07
0,02
0,05
4,4
0,08
0,02
0,05
4,4
0,11
0,03
0,07
5,5
0,11
0,03
0,07
5,5
0,15
0,05
0,09
6,5
0,16
0,06
0,10
7,4
Примечания:
- приборы для измерения давления были проградуированы в кгс/см2, класс точности 1,5 модель МП3-УУ2;
- прибор для измерения расхода был проградуирован в литрах/об вертушки, относительная погрешность 5%, модель ВДГ-15.
Таблица 2. Расчетные данные
№ пп.
Q в,
м3/сек
w, м/сек
ΔP экс, МПа
k экс, кг/м7
ΔP рас, МПа
k рас, кг/м7
2,9E-04
1,28
0,02
2,915E+05
0,09
1,040E+06
3,7E-04
1,63
0,04
2,686E+05
0,14
1,035E+06
4,4E-04
1,94
0,05
2,533E+05
0,20
1,032E+06
4,4E-04
1,94
0,05
2,786E+05
0,20
1,032E+06
5,5E-04
2,42
0,07
2,431E+05
0,31
1,029E+06
5,5E-04
2,42
0,07
2,431E+05
0,31
1,029E+06
6,5E-04
2,87
0,09
2,205E+05
0,43
1,027E+06
7,4E-04
3,26
0,10
1,791E+05
0,56
1,025E+06
Подробный гидравлический расчет подогревателя (для примера рассмотрим лишь одно значение расхода через подогреватель):
Имеем:
- время, которое было выбрано для измерения расхода;
- количество воды, прошедшее через подогреватель за 1 об. вертушки расходомера;
- внутренний диаметр трубки подогревателя;
- площадь поперечного сечения потока воды в трубке подогревателя;
- средняя шероховатость трубок подогревателя;
- сумма местных сопротивлений теплообменника (7 разворотов на 180, вход-выход);
Рисунок 2. Зависимость расчетного и экспериментального падения давления на подогревателе от расхода
k, кг/м7
Q, м3/сек
Рисунок 3. Зависимость расчетного и экспериментального коэффициента гидравлического сопротивления на подогревателе от расхода
Анализ результатов:
Как видно, расчетный коэффициент гидравлического сопротивления практически не зависит от расхода, в отличие от экспериментального.
Падение давления в экспериментальном случае возрастает слабее, чем в расчетном случае.
Оценка погрешности:
Таблица 3. Значения производных и абсолютных погрешностей для каждого опыта
p1'
p2'
t'
V'
Δk экс
5,95E+06
-5,95E+06
2,92E+04
-1,01E+06
8,47E+05
3,65E+06
-3,65E+06
2,69E+04
-7,26E+05
5,22E+05
2,58E+06
-2,58E+06
2,53E+04
-5,76E+05
3,70E+05
2,58E+06
-2,58E+06
2,79E+04
-6,33E+05
3,71E+05
1,65E+06
-1,65E+06
2,43E+04
-4,42E+05
2,38E+05
1,65E+06
-1,65E+06
2,43E+04
-4,42E+05
2,38E+05
1,18E+06
-1,18E+06
2,21E+04
-3,39E+05
1,71E+05
9,13E+05
-9,13E+05
1,79E+04
-2,42E+05
1,31E+05
Возьмем среднее арифметическое абсолютной погрешности, но заметим, что погрешность возрастает с уменьшением расхода через подогреватель.
- абсолютная погрешность опыта по определению гидравлического сопротивления.
- относительная погрешность опыта по среднему арифметическому значению гидравлического сопротивления подогревателя.
;
.
Список литературы:
1) Методические указания к лабораторной работе Исследование гидравлического сопротивления поверхностного теплообменника. - Томск, изд. ТПУ/ сост. А.В. Воробьев, В.Н. Мартышев. Томск: Изд-во томского политехнического университета, 2014. - 12 с.