Главная страница
Навигация по странице:

  • «Противоток»

    		•

    Исследование работы теплообменных аппаратов при теплообмене между системами паржидкость и жидкостьгаз


    Скачать 381.49 Kb.
    НазваниеИсследование работы теплообменных аппаратов при теплообмене между системами паржидкость и жидкостьгаз
    Дата28.10.2021
    Размер381.49 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаLR1_Mingalieva_BTP-19-02.docx
    ТипОтчет
    #258118

    Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

    Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

    «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

    Кафедра: «Технологические машины и оборудование»

    Дисциплина: «Оборудование нефтегазопереработки»

    Отчёт

    по лабораторной работе №1

    «Исследование работы теплообменных аппаратов при теплообмене между системами пар-жидкость и жидкость-газ»

    Выполнил: ст. гр. БТП-19-01

    Ахметьянова К. М.

    Проверил: Шафиков Р.Р.

    Уфа 2021

    Цель работы: испытание рекуперативного теплообменного аппарата при стационарном режиме теплообмена и получение основных характеристик его работы.

    Теоретическая часть

    Теплообмен – необратимый самопроизвольный перенос тепла от более нагретых тел к менее нагретым. Движущей силой этого процесса является разность температур тел. Теплопроводность представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах, обусловленный неоднородностью температурного поля. Под конвенцией понимают процессы переноса теплоты при перемещении макроскопических объемов газа или жидкости в пространстве между областями с различной температурой.



    Рисунок‑1 – Схема экспериментальной установки

    Схема установки представлена на рисунке 1:

    А1 – теплообменник типа «труба в трубе»;

    А2 – теплообменник кожухотрубный одноходовый;

    А3 – парогенератор;

    К1 – электромагнитный клапан;

    К32 – продувочный кран;

    ВР1 – регулировочный вентиль;

    Р1 – ротаметр;

    СИ8(РВ) – счетчик импульсов;

    Н1 – вентилятор;

    СЭ – счетчик электронный «Меркурий - 234»;

    СИ8 (РЭ) – счетчик импульсов;

    ТРМ-101-ИР – ПИД-регулятор;

    ТСМ 50 – термометр сопротивления.

    Таблица 1 – Теплообменник А1

    Мощность, потребляемая парогенератором N, Вт
    Объемный расход воды, л/час
    Массовый расход воды , кг/с
    Температура,

    Конденсации пара
    Воды

    Вход/ выход
    Вход
    Выход






































    Таблица 2 – Теплообменник А2

    Схема включения
    Перепад давления на диафрагме, Па
    Массовый расход воздуха ,

    кг/с
    Температура,

    Воды
    Воздуха

    Вход
    Выход




    противоток


















    прямоток



















    Таблица 3 – Теплообменник А2 (Продолжение)

    Схема включения
    Поверхность теплообменника
    Поверхность теплоизоляции









    Противоток












    Прямоток













    Обработка результатов измерений

    «Прямоток»:

    1. Вычисляем количество теплоты Q , (дж/с), полученное водой в теплообменнике А1:

    ,

    где св = 4186 дж/(кг К) - теплоемкость воды.



    1. Используя замеренную мощность потребляемую парогенератором из электрической сети, определяем общие потери тепла в окружающую среду Qпотерь (дж/с) через поверхность теплоизоляции контура парогенератор - теплообменник А1:





    1. Считая, что потери тепла через теплоизоляцию теплообменника А1 Q составляют 20% (по площади теплоизоляции) от общих потерь тепла, определяем:





    1. Используя характер изменения температур теплоносителей в случае конденсации горячего теплоносителя (см. рис.2, стр.5), определяем среднюю разность температур t (С):


    =

    1. Вычисляем значение коэффициента теплопередачи К1 [вт/(м2·К )] для теплообменника А1:

    ,где F1 = 0,03 м2 - расчетная поверхность теплообменника.



    1. Для теплообменника А2 вычисляем:

    количество тепла Q (Дж/с), переданное водой:





    количество тепла Qвозд. (Дж/с), полученное воздухом при прямотоке:

    ,

    где свозд. = 1005 Дж/(кг·К) - теплоемкость воздуха.





    1. С учетом схем движения теплоносителей (противоток - прямоток) построим графики изменения температур теплоносителей по длине теплообменника А2. Ориентируясь по схемам, подсчитываем значения больших и меньших разностей температур между теплоносителями и вычисляем значения средних разностей температур t и t , в зависимости от отношения как среднеарифметические (7) или среднелогарифмические (6):

    ∆𝑡б = t3 – t5

    ∆𝑡м=𝑡4−𝑡6

    1. Вычислим значения коэффициентов теплопередачи К2 [Вт/(м2·К)] для теплообменника А2:

    ,

    где F2 = 2,5 м2 - расчетная поверхность теплообмена.

    1. Оценить соотношения величин термических сопротивлений при теплопередаче между системами пар - жидкость, жидкость - газ через отношение коэффициентов



    1. Для одной из выбранных схем движения теплоносителей определить потери тепла в окружающую среду через поверхность теплоизоляции теплообменника А2 Q , Дж/с:

    2. Для выбранной схемы движения теплоносителей определить среднюю температуру поверхности теплообменника А2 t и среднюю температуру поверхности теплоизоляции теплообменника А2 t :



    3. По потерям тепла Q , используя закон теплопроводности для стационарного процесса, определим коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции , Вт/(м·К):



    где = 0,013 - толщина слоя теплоизоляции, F - площадь внешней поверхности теплоизоляции.

    Результаты вычислений занесем в таблицу 2
    Таблица 2 – Результаты вычислений

    №

    п/п
    Наименование
    Обозначение
    Теплообменник

    А1
    А2

    1
    Система
    Пар-жидкость
    Жидкость - пар

    2
    Поверхность теплообменника,

    F






    3
    Тепловая нагрузка (с учетом тепловых потерь), Вт
    Q






    4
    Средняя разность температур,

    а) противоток;

    б) прямоток.


    ;






    5
    Коэффициент теплопередачи, Вт/ ( )
    K






    6
    Отношение термических сопротивлений








    7
    Коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции Вт/ ( )











    «Противоток»:

    1. Вычисляем количество теплоты Q , (дж/с), полученное водой в теплообменнике А1:

    ,

    где св = 4186 дж/(кг К) – теплоемкость воды.



    1. Используя замеренную мощность потребляемую парогенератором из электрической сети, определяем общие потери тепла в окружающую среду Qпотерь (дж/с) через поверхность теплоизоляции контура парогенератор - теплообменник А1:





    1. Считая, что потери тепла через теплоизоляцию теплообменника А1 Q составляют 20% (по площади теплоизоляции) от общих потерь тепла, определяем:






    1. Используя характер изменения температур теплоносителей в случае конденсации горячего теплоносителя (см. рис.2, стр.5), определяем среднюю разность температур t (С):


    =


    1. Вычисляем значение коэффициента теплопередачи К1 [вт/(м2·К )] для теплообменника А1:

    , где F1 = 0,03 м2 - расчетная поверхность теплообменника.



    1. Для теплообменника А2 вычисляем:

    количество тепла Q (Дж/с), переданное водой:





    количество тепла Qвозд. (Дж/с), полученное воздухом при противотоке:



    где свозд. = 1005 Дж/(кг·К) - теплоемкость воздуха.






    1. С учетом схем движения теплоносителей (противоток - прямоток) построим графики изменения температур теплоносителей по длине теплообменника А2. Ориентируясь по схемам, подсчитываем значения больших и меньших разностей температур между теплоносителями и вычисляем значения средних разностей температур t и t , в зависимости от отношения как среднеарифметические (7) или среднелогарифмические (6):

    противоток :

    tб(м) = t3 – t5 =



    1. Вычислим значения коэффициентов теплопередачи К2 [Вт/(м2·К)] для теплообменника А2:



    где F2 = 2,5 м2 - расчетная поверхность теплообмена.

    1. Оценить соотношения величин термических сопротивлений при теплопередаче между системами пар - жидкость, жидкость - газ через отношение коэффициентов



    1. Для одной из выбранных схем движения теплоносителей определить потери тепла в окружающую среду через поверхность теплоизоляции теплообменника А2 Q , Дж/с:

    2. Для выбранной схемы движения теплоносителей определить среднюю температуру поверхности теплообменника А2 t и среднюю температуру поверхности теплоизоляции теплообменника А2 t :



    3. По потерям тепла Q , используя закон теплопроводности для стационарного процесса, определим коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции , Вт/(м·К):



    где = 0,013 - толщина слоя теплоизоляции, F - площадь внешней поверхности теплоизоляции.

    Результаты вычислений занесем в таблицу 3
    Таблица 3 – Результаты вычислений

    №

    п/п
    Наименование
    Обозначение
    Теплообменник

    А1
    А2

    1
    Система
    Пар-жидкость
    Жидкость - пар

    2
    Поверхность теплообменника,

    F






    3
    Тепловая нагрузка (с учетом тепловых потерь), Вт
    Q






    4
    Средняя разность температур,

    а) противоток;

    б) прямоток.


    ;






    5
    Коэффициент теплопередачи, Вт/ ( )
    K






    6
    Отношение термических сопротивлений








    7
    Коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции Вт/ ( )











    Вывод:

    написать администратору сайта