хуй. теплоаэродинамических характеристик рекуперативных пластинчатых теплообменных аппаратов

• Название: теплоаэродинамических характеристик рекуперативных пластинчатых теплообменных аппаратов
• Дата: 13.05.2021
• Размер: 1.08 Mb.
• Имя файла: хуй.docx
• Тип: Лабораторная работа; #204711

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет промышленных технологий и дизайна. Высшая школа технологии и энергетики»
Кафедра промышленной теплоэнергетики


Лабораторная работа № 3
на тему:
«ТЕПЛОАЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РЕКУПЕРАТИВНЫХ ПЛАСТИНЧАТЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ»

Выполнила	студент учебной группы № 432 Брель Н.С.
	(фамилия, имя, отчество)
Проверил	Рыжиков В.А.
(должность, фамилия, имя, отчество)

Санкт – Петербург

2020 год

Цель работы:

1. 
   Углубление студентами знаний по теории конвективного теплообмена в условиях вынужденного движения потока в профильных поверхностях нагрева, а также изучение методики экспериментального определения коэффициентатеплопередачи и его зависимости от факторов, определяющих процесс теплообмена;
   
2. 
   Приобретение студентами навыков по самостоятельному проведению экспериментальных исследований, обработке опытных данных и анализу полученных результатов.
   

Схема и описание экспериментальной установки:



Холодный воздух подается центробежным вентилятором 3 производительностью 200 м3/ч, установленным на раме, и распределяется на два потока. Горячий воздух нагнетается центробежным вентилятором 4 производительностью 200 м3/ч. На всасывающих патрубкахвентиляторов установлены фильтры для очистки воздуха, выполненные из латунной сетки. Питание вентиляторов осуществляется от сети переменного тока напряжением 380В. Электродвигатели имеют рабочее напряжение 220В, поэтому в электрической схеме установки предусмотрен понижающий трансформатор 5380/220 В.Подогрев воздуха осуществляется электрическим нагревателем 6, установленным за вентилятором 4. Нагреватель состоит из трёх параллельно включённых спиралей единичной мощностью 600Вт. Регулирование температуры горячего воздуха производится последовательным включением рубильников 7 каждой из спиралей.Изменение расходов холодного и горячего воздуха осуществляется,соответственно,шиберами 8, 9 и 10, 11, установленными на входе рабочих сред в каждый опытный пакет. Для обеспечения равномерности профиля скоростей на входе в опытные пакеты по тракту холодного и горячего воздуха установлены стабилизирующие решетки сотовой конструкции,соответственно,12, 13 и 14, 15.Для измерения расхода воздуха предусмотрены стабилизирующие участки 16, 17 длиной 1000 мм каждый, выполненные из алюминиевых труб внутренним диаметром 53мм. Для удобства проведения эксперимента контрольные приборы смонтированы на общем щите

Общий вид противоточного теплообменного аппарата и профильного листа приведены на рис.2 и 3.

Профильные листы изготовлены методом холодной штамповки из листовой латуни толщиной δ = 0,5 мм. По периметру листы имеют плоские кромки шириной 5мм для возможности сварки или пайки при сборке опытного пакета. Поверхность профильного листа выполнена в виде пирамидальных выступов со сфероидальными вершинами, расположенными по обе стороны от плоскости листа в шахматном порядке с шагами S1 = S2. Профильный лист состоит из входного 1, выходного 2 участков и противоточной части 3.При сборке листов в противоточной части образуются двух угольные зигзагообразные каналы равно проходного сечения для обоих теплоносителей. Во входных и выходных участках образуются щелевые волнообразные каналы для холодного воздуха с увеличенным шагом по волне, равным S3=2S1=2S2, и прямоугольные двухугольные каналы для прохода горячего воздуха.

Геометрические характеристики профильного листа, образуемых каналов для прохода теплоносителей и основные конструктивные характеристики противоточного опытного пакета представлены в табл.1 и 2



Журнал наблюдений:

№	∆P1	∆P2	t1вх	t2вх	t1вых	t2вых
	Па	Па	˚С	˚С	˚С	˚С
1	45	90	31,4	21,5	24	25,4
2	45	80	31,4	21,5	24,3	25,7
3	45	70	31,4	21,5	24,6	25,9
4	45	60	31,4	21,5	24,9	26,2
5	45	50	31,4	21,5	25,2	26,3

Таблица данных:

Ср1	Ср2	λ1	λ2	Pr1	Pr2	v1	v2	p1	p2
4179	4183	65,9 * 10-2	59,9 * 10-2	2,98	7,02	0,478 * 10-6	1,006* 10-6	983,2	998,2

Обработка результатов:

Опыт 1

Количество тепла, переданное от горячего теплоносителя к холодному, определяется из уравнения теплового баланса:

Q₁=G₁*C_p1*(t₁’-t₁”)-Q_пот=0,48*4179(61-55)=12035 Дж;

Q₂=0,94*4183*(14,9-12)=11403 Дж;

Q_пот= Q₁- Q₂=12035-11403=632 Дж

Долю потерь тепла в окружающую среду рассчитывают по уравнению:

m=(( Q₁- Q₂)/ Q₁)*100%= (( 12035- 11403)/ 12035)*100%= 5,25%

Среднелогарифмический температурный напор

∆t_м=t₁”-t₂’=55-12=43 ̊C

∆t_б=t₁’-t₂”=61-14,9=46,1 ̊C

∆t= * ε_∆t= *1=45 ̊C

Для нахождения ε∆t , рассчитаем комплексы P и R, т.к ε∆t = f (P,R):

Т.к схема движения – противоточная (рис.4) , то:



ε∆t - всегда будет равен 1 исходя из графика, т.к во всех опытах P < 0,1



Р= = =0,063

δt2=t₂”-t₂’=14,9-12=2,9

R= = =2,07

Скорость потока:

G=p*W*f =>

W₁= = =1,08 м/с

W₂= =0,59 м/с

Значение критерия Рейнольдса:

Re₁= = =54226

Re₂= =15835

Значения Нуссельта:

Nu₁=0,021*Re_п^0,8*Pr_п^0,43* ^0,25* ε =0,021*54226^0,8*2,98^0,43*1^0,25*1,13=232,58

Nu₂=0,021*15835^0,8*7,02^0,43*1,28=142,25

α – коэффициент температуропроводности:

Nu₁= =>

α₁= = =6386

α₂= =3198

Расчётный коэффициент теплоотдачи:

=α*ϕ=6386*0,8=5109

=3198*0,8=2559

Расчетный коэффициент теплопередачи:

Kp= = =1593

Коэффициент теплоотдачи:

К_оп= = =1422

Опыт2

Q₁=G₁*C_p1*(t₁’-t₁”)-Q_пот=0,48*4179(61-54,7)=12637 Дж;

Q₂=1,03*4183*(14,8-12)=12064 Дж;

Q_пот= Q₁- Q₂=12637-12064=574 Дж

m=(( Q₁- Q₂)/ Q₁)*100%= (( 12637- 12064)/ 12637)*100%= 4,54%

∆t_м=t₁”-t₂’=54,7-12=42,7 ̊C

∆t_б=t₁’-t₂”=61-14,8=46,2 ̊C

∆t= * ε_∆t= *1=44,43 ̊C

Р= = =0,061

δt2=t₂”-t₂’=14,8-12=2,8

R= = =2,25

G=p*W*f =>

W₁= = =1,08 м/с

W₂= =0,65 м/с

Re₁= = =54226

Re₂= =17445

Nu₁=0,021*Re_п^0,8*Pr_п^0,43* ^0,25* ε =0,021*54226^0,8*2,98^0,43*1^0,25*1,13=232,58

Nu₂=0,021*17445^0,8*7,02^0,43*1,28=153,71

Nu₁= =>

α₁= = =6386

α₂= =3410

=α*ϕ=6386*0,8=5109

=3410*0,8=2728

Kp= = =1638

К_оп= = =1509

Опыт 3

Q₁=G₁*C_p1*(t₁’-t₁”)-Q_пот=0,48*4179(61-54,4)=13239 Дж;

Q₂=1,13*4183*(14,7-12)=12762 Дж;

Q_пот= Q₁- Q₂=13239-12762=477 Дж

m=(( Q₁- Q₂)/ Q₁)*100%= (( 13239- 12762)/ 13239)*100%= 3,6%

∆t_м=t₁”-t₂’=54,4-12=42,4 ̊C

∆t_б=t₁’-t₂”=61-14,7=46,3 ̊C

∆t= * ε_∆t= *1=44,32 ̊C

Р= = =0,058

δt2=t₂”-t₂’=14,7-12=2,7

R= = =2,44

G=p*W*f =>

W₁= = =1,08 м/с

W₂= =0,71 м/с

Re₁= = =54226

Re₂= =19056

Nu₁=0,021*Re_п^0,8*Pr_п^0,43* ^0,25* ε =0,021*54226^0,8*2,98^0,43*1^0,25*1,13=232,58

Nu₂=0,021*19056^0,8*7,02^0,43*1,28=164,96

Nu₁= =>

α₁= = =6386

α₂= =3660

=α*ϕ=6386*0,8=5109

=3410*0,8=2928

Kp= = =1729

К_оп= = =1560

Опыт 4

Q₁=0,48*4179(61-54,2)=13640 Дж;

Q₂=1,22*4183*(14,6-12)=13268 Дж;

Q_пот= Q₁- Q₂=13640-13268=372 Дж

m=(( Q₁- Q₂)/ Q₁)*100%= (( 13640- 13268)/ 13640)*100%= 2,73%

∆t_м=t₁”-t₂’=54,2-12=42,2 ̊C

∆t_б=t₁’-t₂”=61-14,6=46,4 ̊C

∆t= * ε_∆t= *1=44,27 ̊C

Р= = =0,056

δt2=t₂”-t₂’=14,6-12=2,6

R= = =2,6

G=p*W*f =>

W₁= = =1,08 м/с

W₂= =0,77 м/с

Re₁= = =54226

Re₂= =20666

Nu₁=0,021*Re_п^0,8*Pr_п^0,43* ^0,25* ε =0,021*54226^0,8*2,98^0,43*1^0,25*1,13=232,58

Nu₂=0,021*20666^0,8*7,02^0,43*1,28=176

α₁= = =6386

α₂= =3905

=α*ϕ=6386*0,8=5109

=3905*0,8=3124

Kp= = =1753

К_оп= = =1665

Опыт 5

Q₁=0,48*4179(61-54)=14041 Дж;

Q₂=1,31*4183*(14,5-12)=13699 Дж;

Q_пот= Q₁- Q₂=14041-13699=342 Дж

m=(( Q₁- Q₂)/ Q₁)*100%= (( 14041- 13699)/ 13699)*100%= 2,4%

∆t_м=t₁”-t₂’=54-12=42 ̊C

∆t_б=t₁’-t₂”=61-14,5=46,5 ̊C

∆t= * ε_∆t= *1=44,2 ̊C

Р= = =0,054

δt2=t₂”-t₂’=14,5-12=2,5

R= = =2,8

G=p*W*f =>

W₁= = =1,08 м/с

W₂= =0,83 м/с

Re₁= = =54226

Re₂= =22276

Nu₁=0,021*Re_п^0,8*Pr_п^0,43* ^0,25* ε =0,021*54226^0,8*2,98^0,43*1^0,25*1,13=232,58

Nu₂=0,021*22276^0,8*7,02^0,43*1,28=187

α₁= = =6386

α₂= =4147

=α*ϕ=6386*0,8=5109

=4147*0,8=3317

Kp= = =1834

К_оп= = =1721

График зависимости коэффициентов теплопередачи k_оп = f (k_р):

Вывод:

Целью проведенной лабораторной работы было исследование тепловых характеристик жидкости жидкостного аппарата типа «труба в трубе». Для выполнения поставленных задач были выполнены тепловые расчёты, по результатам которых был построен график. Исходя из графика можно сделать вывод, что при возрастании значения k_оп , увеличивается значение k_р.