Министерствообразования и науки РФ
ИркутскийГосударственный Технический университет
Кафедрахимической технологии
Отчет полабораторной работе: испытание теплообменников
Выполнил:
Проверил:
Иркутск 2007г.
Цель работы: Изучить процесс теплообмена в змеевике, кожухотрубчатомтеплообменниках, экспериментально определить коэффициенты теплопередачи, рассчитатькоэффициенты теплопередачи по предложенным зависимостям и сравнить опытные ирассчитанные значения. Исследовать влияние скорости потока на интенсивностьтеплопередачи, сравнить коэффициенты теплопередачи, полученные для двухтеплообменников при одинаковых расходах теплоносителей.Таблица1:конструктивные размеры теплообменниковПараметры зМЕЕВИКОВЫЙ Кожухотрубчатые Водяной Воздушный Высота (длинна), м 0,68 2,3 1 Наружный диаметр кожуха (кожуховых труб), м 0,34 0,21 0,32 Внутренний диаметр кожуха (кожуховых труб), м 0,328 0,20 0,30 Наружный диаметр трубок, м 0,015 0,025 0,025 Внутренний диаметр трубок, м 0,012 0,019 0,020 Количество трубок 1 8 37
Поверхность теплообмена, м2 0,35 1,27 2,60 Диаметр змеевика, м 0,25 Число витков 10 Число ходов 1 2 1
1. Змеевиковыйтеплообменник
Змеевиковый теплообменник представляет собой змеевик, помещённый в кожух. Горячая вода движется по змеевику,а холодная внутри кожуха. Кроме горячей воды в змеевик может подаваться пар, идля этого случая предусмотрен сборник конденсата С. Для того, чтобы увеличитьскорость движения холодной воды и, следовательно, повысить интенсивностьтеплообмена внутри змеевика помещен цилиндр, диаметр которого равен 150 мм. Благодаряему холодная вода движется не по всему аппарату, а по кольцевому зазору,образованному кожухом и цилиндром. При нормальной работе холодная вода движетсяпротивотоком через вентиль В8. Вентиль В9 открывается в случае промывки аппарата.
/>
А — теплообменник;
С — сборник конденсата;
Р — ротаметры;
В — вентили;
Т — точки замера температуры.
Рисунок 1— Схема змеевиковоготеплообменника.
Расход холодной воды измеряетсяротаметром Р1 и регулируется вентилями В7, В8, В9. Температура холодной воды навходе измеряется термометром Т1, а на выходе — термометром Т2 работающим вкомплекте с электронным мостом. Горячая вода подаётся в верхнюю часть аппарата.Расход её измеряется ротаметром Р2 и регулируется вентилями В1, В2, ВЗ. Температурагорячей воды на входе измеряется термометром ТЗ, а на выходе Т4. Вентиль В11служит для полного опорожнения кожуха от жидкости. Для подачи горячей водынеобходимо плавно открыть вентили В1, В2, ВЗ, В4, В5, В6 и вентилем В3установить по указанию преподавателя по ротаметру Р2 расход горячей воды. Дляподачи холодной воды открыть вентили В10, В8 и вентилем В7 по ротаметру Р1установить расход холодной воды. После прогрева установки (через 15-20 минут)снять показания температур по шкале электронного автоматического моста.
Таблица 2: опытные данные№
Расход теплоносителя м3/с Температура горячего теплоносителя Температура холодного теплоносителя Горячего Холодного На входе На выходе На входе На выходе 1 0,0003 0,00003 80,6 71,7 15,5 72 2 81 71,9 15,3 72,6 3 81,2 72 15,2 73,2
Для расчета берем значения 3строки. Унас противоток.
Расчет: Количество передаваемоготепла
/>
Средняя разность температур:
/>
Из основного уравнения теплопередачи рассчитываем опытное значение коэффициентатеплопередачи:
/>
По таблицам [1] определяем необходимые данные для дальнейшего расчетаисходя из значений температур:
для горячего при tср=76,6 К - µг=372,34∙10-6Па∙с;
λг=67,262∙10-2 Вт/м∙К;
rзагр.Г=0,0005 м2∙К/Вт;
PrГ=2,3256
для холодного при tср=44,2 К - µХ=611,64∙10-6Па∙с;
λХ=63,988∙10-2 Вт/м∙К;
rзагр.Х=0,0003 м2∙К/Вт;
PrХ=3,9866
Для стальной стенки λСТ=46,5 Вт/м∙К.
Расчетный коэффициент теплопередачи:
/>/>
/>
Расчетный коэффициент теплопередачи:
/>
Таблица 3: рассчитанные величины:№ п/п Количество тепла, Q, Дж/с
Потери тепла, QП, Дж/с
Средняя разность температур ΔТср, К Коэффициенты теплопередачи, Вт/ Отданное горячим теплоносителем Принятое холодным теплоносителем Опытный Расчетный 1 11263,73 7217,69 4046,04 24,89 828,52 30,4
2.Кожухотрубчатый водяной теплообменник
Кожухотрубчатый водяной теплообменник представляет собой аппарат с плавающейголовкой, по трубам которого проходит холодная вода, а горячая подается вмежтрубное пространство./> />
Рисунок 2 — Схемакожухотрубчатого водяного теплообменника